Ученые надеются, что их открытие, подробно описанное в исследовании, опубликованном Nature Photonics, приведет к разработке более захватывающих технологий, таких как модуляторы сигналов для терагерцовых (ТГц) лучей, которые являются частью электромагнитного спектра между видимым / инфракрасным светом и радио. /микроволны.Кремний широко используется для передачи микроволновых сигналов для мобильной связи, но он очень плохо передает сигналы видимого света.
Команда обнаружила, что стандартные примеси, которые помещаются в обычные компьютерные микросхемы для изготовления транзисторов, могут управлять потоком терагерцовых фотонов гораздо эффективнее, чем что-либо еще. Это дает двойное преимущество, поскольку потенциально позволяет использовать новый метод межкристаллической связи с помощью кремния, который в настоящее время возможен только при использовании гораздо более дорогих материалов, но также повышает частоту мобильной связи и позволяет передавать больше данных.Эффект модуляции сигнала работает с использованием двух или более фотонов, каждый из которых может индивидуально беспрепятственно проходить прямо через кремний, и только когда они прибывают вместе, они поглощаются. Первый фотон действует как переключатель — его наличие или отсутствие определяет, что произойдет с остальными.
Загвоздка в том, что второй фотон должен быть почти одновременным с первым, а это означает, что интенсивность лучей должна быть действительно высокой. Исследователи попытались использовать фотоны ТГц вместо инфракрасных фотонов, которые использовались во всех предыдущих попытках, и обнаружили, что они могут переключаться с интенсивностью в тысячи раз меньшей, чем когда-либо прежде.Профессор Бен Мурдин из Университета Суррея сказал: «Это похоже на то, как Хитрый Койот преследует Roadrunner и улетает с края обрыва — всегда есть момент, прежде чем физики просыпаются и понимают, что у него слишком много потенциальной энергии. и он падает.
В это «время койота» (как его называют геймеры) иногда может сработать что-то еще, например, ракета, камень или прыжок. Именно так здесь работает принцип неопределенности Гейзенберга — есть немного «времени койота». ‘после первого попадания фотона, при котором молекула не знает, какую энергию она должна иметь, но чем больше энергии она пытается игнорировать, тем меньше времени доступно для койота.
«Мы обнаружили, что с терагерцовым светом кремний время койота намного, намного больше, а это означает, что такой тип фотонного переключателя намного более эффективен, чем все, о чем мы знаем. Результаты показывают, что кремний может получить совершенно новую жизнь, открывая новые способы для управления информацией с помощью света, а не электрического тока, что означает гораздо более быстрые компьютеры и более широкую полосу пропускания ».