Forskare vid Purdue University har skapat en kvantspinnvåg för ljus. Detta kan vara en informationsbärare för framtida nanoteknik men med en unik twist:de flyter bara åt ena hållet.

Artikeln "Enriktade Maxwellian -spinnvågor, "av Todd Van Mechelen och Zubin Jacob har publicerats i open access -tidskriften Nanophotonics på degruyter.com.

Informationsteknik på nanoskala är beroende av manipulerande partiklar som elektroner och fotoner. Elektronen, som är laddningsbäraren (el), är en fermion medan fotonen, som är långdistanssändaren av information, är en boson.

Den viktigaste skillnaden mellan en fermion och en boson är bokstavligen hur de "snurrar". Även om elektronspinn används i stor utsträckning i kommersiella nanoteknologier som magnetminnen, optisk snurr har nyligen blivit en grundläggande frihetsgrad inom nanofotonik med möjliga tillämpningar inom fiberoptik, plasmonik, resonatorer och till och med kvantmetrologi. Denna explosion av forskning om optisk snurr beror på de anmärkningsvärda egenskaperna hos starkt begränsade elektromagnetiska vågor. På nanoskala, snurra och ljusets rörelseriktning är i grunden låsta till varandra.

Forskarna använde många mönster för att uppnå detta beteende, särskilt, ett gränssnitt för spegelsymmetriska gyrotropa medier, illustreras i den medföljande figuren. Gyrotropi är en form av materialrespons på ljusvågor som överför elektronernas rotationsbeteende till fotoner (visas med cirkulära pilar).

"Vår forskning öppnar möjligheten för nya applikationer där enheter kommunicerar information i en riktning men blockerar den helt omvänt. Detta är viktigt för säker drift av kraftfulla enheter samt för att minska störningar mellan överförda/mottagna elektromagnetiska signaler från mobiltelefon antenner, sa Zubin Jacob.