Från Harry Potter's Cloak of Invisibility till den romulanska maskeringsanordningen som gjorde deras krigsskepp osynligt i "Star Trek, "osynlighetens magi var endast produkten av science fiction-författare och drömmare.

Men University of Utah, docent för el- och datorteknik, Rajesh Menon och hans team har utvecklat en cloaking-enhet för mikroskopiska fotoniska integrerade enheter – byggstenarna i fotoniska datorchips som körs på ljus istället för elektrisk ström – i ett försök att göra framtida chips mindre , snabbare och drar mycket mindre ström.

Menons upptäckt publicerades online på onsdagen i den senaste upplagan av vetenskapstidskriften, Naturkommunikation . Uppsatsen skrevs tillsammans av University of Utahs doktorand Bing Shen och Randy Polson, senior optisk ingenjör i U:s Utah Nanofab.

Datorernas framtid, datacenter och mobila enheter kommer att involvera fotoniska chips där data skjuts runt och bearbetas som ljusfotoner istället för elektroner. Fördelarna med fotonchips jämfört med dagens kiselbaserade chips är att de kommer att vara mycket snabbare och förbruka mindre ström och därför avger mindre värme. Och inuti varje chip finns potentiellt miljarder fotoniska enheter, var och en med en specifik funktion på ungefär samma sätt som miljarder transistorer har olika funktioner inuti dagens kiselchips. Till exempel, en grupp enheter skulle utföra beräkningar, en annan skulle utföra viss bearbetning, och så vidare.

Problemet, dock, är om två av dessa fotoniska enheter är för nära varandra, de kommer inte att fungera eftersom ljusläckaget mellan dem kommer att orsaka "överhörning" ungefär som radiostörningar. Om de är åtskilda för att lösa detta problem, du får ett chip som är alldeles för stort.

Så Menon och hans team upptäckte att du kan placera en speciell nanopönstrad kiselbaserad barriär mellan två av de fotoniska enheterna, som fungerar som en "mantel" och lurar en enhet från att inte se den andra.

"Principen vi använder liknar den för Harry Potters osynlighetsmantel, " Menon säger. "Allt ljus som kommer till en enhet omdirigeras tillbaka som för att efterlikna situationen att inte ha en närliggande enhet. Det är som en barriär – det trycker tillbaka ljuset i den ursprungliga enheten. Man blir lurad att tro att det inte finns något på andra sidan."

Följaktligen, miljarder av dessa fotoniska enheter kan packas i ett enda chip, och ett chip kan innehålla fler av dessa enheter för ännu mer funktionalitet. Och eftersom dessa fotonchip använder ljusfotoner istället för elektroner för att överföra data, som bygger upp värme, dessa chips skulle potentiellt kunna förbruka 10 till 100 gånger mindre ström, vilket skulle vara en välsignelse för platser som datacenter som använder enorma mängder el.

Menon tror att den mest omedelbara applikationen för denna teknik och för fotoniska chips i allmänhet kommer att vara för datacenter liknande de som används av tjänster som Google och Facebook. Enligt en studie från det amerikanska energidepartementets Lawrence Berkeley National Laboratory, datacenter bara i USA förbrukade 70 miljarder kilowattimmar 2014, eller cirka 1,8 procent av USA:s totala elförbrukning. Och den energianvändningen förväntas öka med ytterligare 4 procent till 2020.

"Genom att gå från elektronik till fotonik kan vi göra datorer mycket effektivare och i slutändan ha stor inverkan på koldioxidutsläpp och energianvändning för alla möjliga saker, Menon säger. "Det är en stor inverkan och många människor försöker lösa det."

För närvarande, fotoniska enheter används mest i avancerad militär utrustning, och han förväntar sig att fullständiga fotonikbaserade chips kommer att användas i datacenter inom några år.