Kärnan i tekniken – där ett objekt tar en stund att svara på energin som placeras på det – är en stapelvara i tecknade serier som Roadrunner, där karaktärer springer från klippor och tillbringar en stund i luften innan de faller.

Forskare hoppas att deras upptäckt, detaljerat i en studie publicerad av Nature Photonics , kommer att leda till utvecklingen av mer spännande teknologier som signalmodulatorer för terahertz (THz) strålar – som är en del av det elektromagnetiska spektrumet mellan synligt/infrarött ljus och radio/mikrovågor.

Kisel används ofta för att skicka mikrovågssignaler för mobil kommunikation, men den är väldigt dålig på att skicka synliga ljussignaler. Teamet upptäckte att de standardföroreningar som spritsas in i vanliga datorchips för att göra transistorer kan styra flödet av THz-fotoner mycket mer effektivt än nästan allt annat. Detta har den dubbla fördelen att potentiellt möjliggöra en ny metod för chip-till-chip-kommunikation med kisel, för närvarande endast möjligt med mycket dyrare material, men också driva mobil kommunikation till mycket högre frekvens och tillåta överföring av mer data.

Signalmoduleringseffekten fungerar genom att använda två eller flera fotoner, som var och en individuellt kunde gå rakt genom kislet obehindrat, och först när de kommer tillsammans blir de absorberade. Den första fotonen fungerar som en switch – dess närvaro eller frånvaro avgör vad som kommer att hända med de andra. Haken är att den andra fotonen måste vara nästan samtidigt med den första, vilket innebär att intensiteten på strålarna måste vara riktigt hög. Forskarna försökte använda THz-fotoner istället för de infraröda fotoner som användes i alla tidigare försök, och upptäckte att de kunde byta med tusentals gånger lägre intensitet än någonsin tidigare.

Professor Ben Murdin från University of Surrey sa:"Det är precis som när Wile E. Coyote jagar Roadrunner och går utanför kanten av en klippa - det finns alltid ett ögonblick innan fysiken vaknar och inser att han har för mycket potentiell energi och han faller. Under denna "prärievargtid" (som spelare kallar det) kan ibland något annat träda i kraft som en raket eller en sten eller ett hopp. Det är precis så Heisenbergs osäkerhetsprincip fungerar här – det finns lite "prärievargtid" efter första fotonträffar där molekylen inte vet vilken energi den ska ha, men ju mer energi den försöker ignorera desto mindre blir prärievargtiden tillgänglig.

"Vi fann att med terahertz ljus kisel är prärievargtiden mycket, mycket längre, vilket betyder att den här typen av fotonomkopplare är mycket effektivare än något annat vi känner till. Resultaten visar att kisel kan få ett helt nytt liv, tillhandahålla nya sätt att styra information med ljus snarare än elektrisk ström, vilket innebär mycket snabbare datorer och kommunikation med högre bandbredd."