Att utveckla futuristisk teknik som kvantdatorer, forskare måste hitta sätt att kontrollera fotoner, de grundläggande ljuspartiklarna, precis så exakt som de redan kan styra elektroner, de grundläggande partiklarna i elektronisk databehandling. Tyvärr, fotoner är mycket svårare att manipulera än elektroner, som svarar på krafter som är så enkla som den typ av magnetism som även barn förstår.

Men nu, för första gången, ett Stanford-ledt team har skapat en pseudomagnetisk kraft som exakt kan styra fotoner. På kort sikt, denna kontrollmekanism kan användas för att skicka mer internetdata via fiberoptiska kablar. I framtiden, denna upptäckt kan leda till skapandet av ljusbaserade chips som skulle leverera mycket större beräkningskraft än elektroniska chips. "Det vi har gjort är så nytt att möjligheterna bara börjar förverkligas, "sa postdoktoren Avik Dutt, första författare till en artikel som beskriver upptäckten i Vetenskap .

Väsentligen, forskarna lurade fotonerna-som i sig är icke-magnetiska-att bete sig som laddade elektroner. De uppnådde detta genom att skicka fotonerna genom noggrant designade labyrinter på ett sätt som fick ljuspartiklarna att bete sig som om de påverkades av vad forskarna kallade ett "syntetiskt" eller "konstgjort" magnetfält.

"Vi konstruerade strukturer som skapade magnetiska krafter som kan trycka fotoner på förutsägbara och användbara sätt, "sa Shanhui Fan, en professor i elektroteknik och seniorvetare bakom forskningsinsatsen.

Även om det fortfarande är på experimentstadiet, dessa strukturer representerar ett framsteg mot det befintliga beräkningssättet. Att lagra information handlar om att kontrollera partiklarnas variabla tillstånd, och idag, forskare gör det genom att slå på och av elektroner i ett chip för att skapa digitala nollor och enor. Ett chip som använder magnetism för att styra samspelet mellan fotonens färg (eller energinivå) och snurr (oavsett om den färdas medurs eller moturs) skapar mer variabla tillstånd än vad som är möjligt med enkla på-av-elektroner. Dessa möjligheter gör det möjligt för forskare att bearbeta, lagra och överföra mycket mer data på fotonbaserade enheter än vad som är möjligt med elektroniska chips idag.

För att föra fotoner till de proximiteter som krävs för att skapa dessa magnetiska effekter, Stanford -forskarna använde lasrar, fiberoptiska kablar och annan vetenskaplig utrustning på hyllan. Genom att bygga dessa bordsskivstrukturer kunde forskarna härleda designprinciperna bakom effekterna som de upptäckte. Så småningom måste de skapa nanoskala strukturer som förkroppsligar samma principer för att bygga chipet. Sålänge, säger Fan, "Vi har hittat en relativt enkel ny mekanism för att styra ljus, och det är spännande. "