Chip mit Brechungsindex Null: schneller als Licht

Artikel von Carla Columna am 22. Oktober 2015 um 17:56 Uhr im Forum Netzwelt - Kategorie: Wissenschaft

  1. Diese Seite verwendet Cookies. Wenn du dich weiterhin auf dieser Seite aufhältst, akzeptierst du unseren Einsatz von Cookies. Weitere Informationen

Chip mit Brechungsindex Null: schneller als Licht

22. Oktober 2015     Kategorie: Wissenschaft
Neuer Chip beschleunigt Licht ins Unendliche; Zugegeben der Titel (schneller als Licht) ist reißerisch, allerdings ist "Licht" ein gröberer Überbegriff und damit nicht falsch.

Licht, dass schneller als die Lichtgeschwindigkeit ist. Was unmöglich klingt, ist zumindest unter bestimmten Bedingungen machbar. Und steht nicht mal im Widerspruch zu Einsteins Relativitätstheorie. Denn die Rede ist von der Phasengeschwindigkeit, also der Geschwindigkeit, mit der ein einzelner Wellenberg des Lichts unterwegs ist, nicht um die Gesamtgeschwindigkeit des Lichts. Im Vakuum entspricht die Phasengeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit, aber in bestimmten Materialien lässt sich eine Abweichung feststellen.

nphoton.2015.198-f1.jpg

Metamaterial mit einen Brechungsindex von Null: “Wenn dies der Fall ist, dann wird die Phasengeschwindigkeit unendlich. An diesem extremen Limit wird die Wellenlänge im Material unendlich groß und die Phase ist überall konstant”, erläuterten Yang Li von der Harvard University und seine Kollegen.


Bei dem Chip handelt es sich um eine quadratische Fläche aus einem Polymer, das winzige Silizium-Säulchen enthält. Jede dieser Säulen ist 690 Nanometer hoch und 211 Nanometer dick, und auf der lichtleitenden Schicht ist ein begrenzender Goldfilm. Der Lichtstrahl wird von einem Silizium-Wellenleiter in das Material eingeleitet. Dort wird das Licht auf bisher nie dagewesene Art und Weise manipuliert.

“Bisherige optische Schaltkreise werden durch die schwache und ineffektive Energieerhaltung der konventionellen Silizium-Wellenleiter gehemmt. Das Metamaterial mit Null-Brechungsindex sorgt dagegen durch seine hohe innere Phasengeschwindigkeit für volle Übertragung – egal wie das Material konfiguriert ist”


Einsatzmöglichkeiten wären neuartige Kopplungsformen elektromagnetischer Strahlung oder bessere Verschränkung von selbst weit entfernten Quantenbits.

Quelle: Browse Articles | Nature Photonics
 

Kommentare

#2 22. Oktober 2015
AW: Chip mit Brechungsindex Null: schneller als Licht

Ich stelle mir da eher ganze Systeme auf Lichtbasis vor, Fototransistoren bzw Photonen-Transistoren gibt es ja schon, wenn die Technik noch besser wird, wäre das eine Revolution. Wenn man die bisherige Trägheit und Abwärme so auf fast 0 reduzieren könnte, wäre jeder Prozessor und Chip millionenfach schneller als jetzt.
 
#3 4. Juni 2016
AW: Chip mit Brechungsindex Null: schneller als Licht

Dazu ist mir eine Idee gekommen für einen Lichtspeicher der das Energieproblem der Zukunft lösen könnte. Theoretisch ist es so möglich Licht unendlich oft hin und her zu reflektieren ohne Energieverlust oder mit nur sehr geringem. Dabei könnte man auf extrem kleinen Raum eine sehr hohe Energiedichte erreichen. Dazu muss der Brechungsindex aber wirklich null oder nahezu null sein.

Das einspeisen von Licht und entnehmen ist dabei ein heikler Punkt, über bewegliche Prismen könnten Photonen hinein kommen und entnommen werden.

Denkbar wäre damit sogar ein Photonenantrieb in Raumschiffen.

Oder eine Technik die eine Richtungsänderung von Licht ermöglicht und es zu einer geschlossenen Kreiswelle formt. (Wie um ein schwarzes Loch)
 
#4 3. Juni 2020
Der Computer der Zukunft arbeitet mit Licht


Bei Quantencomputern bin ich eher skeptisch was deren Funktionalität angeht. Ich sehe eher in konventioneller Skalierung durch neue Transistor-Techniken eine Zukunft.

Licht-Transistoren, die "Elektromechanische" herkömmlich Transistoren ersetzen könnten würden eine enorme Skalierung der Leistung ermöglichen, da hier Abwärme und maximale Taktrate keine Begrenzung mehr sind.

Sicherlich wäre die Baugröße solcher Chips erstmal deutlich größer, da es für so etwas keinen Fertigungsprozess gibt wie für jetzige Prozessoren. Doch das wäre auch nicht so schlimm wenn diese Chips 100 mal größer wären, deren Leistung könnte dafür um Faktor 100000 steigen.

Prozessoren die in Lichtgeschwindigkeit schalten, statt mit 5 Ghz mit 750 Thz also (1 Tera-Hertz entspricht 1000 Ghz) Taktraten laufen wären wohl auch eine kleine Revolution und würden Quantencomputern sicher Konkurrenz machen.

Außerdem wären Berechnungen auf einem Konventionellem System deutlich einfacher möglich.