Luz é ligada e desligada por 20 fótons

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/11/2011

Rubidium atoms will absorb photons only if two photons of specific wavelengths arrive at the same time. This allows one stream of photons to turn another on or off.
[Imagem: Gaeta Group]

Circuitos fotônicos

Quando você acende as lâmpadas de sua casa, você usa um interruptor, um dispositivo mecânico, para enviar eletricidade para um dispositivo de conversão, chamado lâmpada, que então transforma a eletricidade em luz, que ilumina sua casa.

Agora, cientistas descobriram uma forma de ligar e desligar um feixe luz de forma bem menos complicada: usando apenas luz.

Na verdade, eles descobriram bem mais do que isso.

Eles descobriram que a passagem de um feixe de luz ao longo de uma fibra óptica pode ser controlada usando apenas alguns poucos fótons de um outro feixe de luz.

É mais ou menos como se o fluxo de um rio pudesse ser controlado com a água de uma mangueira de jardim.

Este controle totalmente óptico é a ideia por trás da fotônica, que propõe a substituição das correntes elétricas nos circuitos por feixes de luz, multiplicando a velocidade dos computadores e reduzindo seu consumo de energia e o calor que dissipam.

Fóton com um bit

Alexander Gaeta e seus colegas da Universidade de Cornell afirmam que seu trabalho é um passo importante rumo a algo ainda mais radical: ligar e desligar feixes de luz com apenas um fóton.

Nesse caso, seria como se você pudesse controlar o fluxo do rio com apenas uma gota de água.

Da mesma forma que os transistores eletrônicos ligam e desligam a corrente elétrica para fazer cálculos e guardar dados na forma de bits - 0s e 1s -, os circuitos fotônicos precisam de uma forma de controlar um feixe de luz usando outros feixes de luz.

Controlar um feixe de luz com apenas um fóton significa que seria possível transformar cada fóton individual em um bit, criando processadores totalmente ópticos.

Controle óptico da luz

Os fótons são pequenos pacotes de energia que formam a luz. Sob as condições adequadas, eles podem ser absorvidos por átomos.

Os pesquisadores exploraram o fato de que os átomos do elemento rubídio somente absorvem fótons se dois deles, com o comprimento de onda correto, chegarem ao mesmo tempo no átomo.

Eles preencheram o núcleo oco de uma fibra óptica com vapor de rubídio e dispararam um feixe contínuo de luz infravermelha (com comprimento de onda de 776 nanômetros) de um lado.

Do outro, eles disparam um fluxo intermitente - pulsos de luz - de um sinal de controle com comprimento de onda de 780,2 nanômetros.

No interior da fibra óptica, a luz interagiu fortemente com os átomos de rubídio.

Quando o feixe de controle está ligado, os átomos absorvem os dois comprimentos de onda, interrompendo a passagem da luz.

Quando a luz de controle está desligada, a luz passa normalmente.

O controle foi obtido a taxas de até 50 MHz, usando apenas 20 fótons de controle - o ligar e desligar ocorre em escalas temporais de apenas cinco bilionésimos de segundo.

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