Флоридские ученые создали метод, позволяющий световому импульсу двигаться со скоростью, в 30 раз превышающей скорость света, и при этом менять направление движения. Для реализации этой технологии не требуется использование дополнительных материалов.
Ученые из Университета Центральной Флориды нашли способ управления скоростью света. По их словам, им удалось не только ускорять и замедлять световые импульсы, но и изменять направление их движения. Результаты исследований были опубликованы в журнале Nature Communicationsв конце февраля, но привлекла внимание СМИ только сейчас.
Данная работа является значительным этапом в исследованиях, которые в перспективе способны привести к созданию более эффективных оптических систем связи, а также к технологиям, используемым для оптимизации обработки данных и защиты от их потери. По мере увеличения числа устройств, подключенных к информационным сетям, и роста скорости передачи данных, данный вид контроля станет критически важным.
Предыдущие методы управления скоростью света предполагали прохождение светового потока через разные вещества. Однако новая методика стала первой, позволяющей воздействовать на скорость света регулировать в открытом пространстве без помощи дополнительных материалов для его ускорения или замедления.
«Это первая четкая демонстрация управления импульсом световых волн в свободном пространстве, — отмечает соавтор исследования Айма Абурадди. Она открывает возможности для разнообразных применений, и оптический буфер является лишь одним из них. Однако, что наиболее важно, этот метод прост, воспроизводим и отличается надежностью».
Абурадди и его соавтор Эсат Кондакчи продемонстрировали, эти явления способны увеличить скорость светового импульса в тридцать раз, снизить ее до половины и даже изменить направление его движения.
Важно отметить, что речь идет о групповой скорости, и результаты исследований Абурадди не противоречат принципам Специальной теории относительности. По словам авторов работы, для контроля групповой скорости оптического импульса обычно необходимо, чтобы он проходил через материал или структуру, обладающую определенной дисперсией. Вместе с тем, в свободном пространстве групповую скорость можно изменять, формируя пространственную структуру профиля пучка. В средах с аномальной дисперсией групповая скорость может превышать световую, равно как и быть меньше нее и даже быть отрицательной.
Используя специальное устройство, называемое пространственным световым модулятором, исследователи разработали свою методику. Она позволяет смешивать пространственно-временные характеристики света и, как следствие, контролировать скорость светового импульса. Именно взаимодействие этих двух параметров стало основой успеха данной техники.
«Нам удалось регулировать скорость импульса, перераспределяя его собственную энергию таким образом, чтобы контролировать его пространственные и временные характеристики смешались друг с другом, — объясняет Абурадди. — Мы очень довольны результатами и надеемся, что это только отправная точка для будущих исследований».