(Phys.org)-Forskare är på väg mot skapandet av ny optisk teknik med hjälp av "nanostrukturerade metamaterial" som kan ultraeffektiv överföring av ljus, med potentiella applikationer inklusive avancerade solceller och kvantberäkning.

Metamaterialet - lager av silver och titanoxid och små komponenter som kallas kvantprickar - förändrar ljusets egenskaper dramatiskt. Ljuset blir "hyperboliskt, "vilket ökar ljusutmatningen från kvantpunkterna.

Sådana material kan hitta applikationer i solceller, ljusemitterande dioder och kvantinformationsbehandling mycket kraftfullare än dagens datorer.

"Att förändra ytens topologi med hjälp av metamaterial ger en grundläggande ny väg för att manipulera ljus, "sade Evgenii Narimanov, en docent i el- och datateknik vid Purdue University.

Resultaten beskrivs i en forskningsartikel som publicerades 13 april i tidskriften Vetenskap .

Sådana metamaterial kan göra det möjligt att använda enstaka fotoner - de små partiklarna som utgör ljus - för att växla och dirigera i framtida datorer. Medan fotoner skulle dramatiskt påskynda datorer och telekommunikation, konventionella fotoniska enheter kan inte miniatyriseras eftersom ljusets våglängd är för stor för att rymma små komponenter som behövs för integrerade kretsar.

"Till exempel, våglängden som används för telekommunikation är 1,55 mikron, vilket är ungefär 1, 000 gånger för stor för dagens mikroelektronik, Sa Narimanov.

Nanostrukturerade metamaterial, dock, kan göra det möjligt att minska storleken på fotoner och ljusets våglängd, tillåter skapandet av nya typer av nanofotoniska enheter, han sa.

Arbetet var ett samarbete mellan forskare från Queens and City Colleges vid City University of New York (CUNY), Purdue University, och University of Alberta. Den experimentella studien leddes av CUNY -teamet, medan det teoretiska arbetet utfördes i Purdue och Alberta.

Science paper är författat av CUNY -forskare Harish N.S. Krishnamoorthy, Vinod M. Menon och Ilona Kretzschmar; University of Alberta forskare Zubin Jacob; och Narimanov. Zubin är en tidigare doktorand i Purdue som arbetade med Narimanov.

Tillvägagångssättet kan hjälpa forskare att utveckla "kvantinformationssystem" som är mycket kraftfullare än dagens datorer. Sådana kvantdatorer skulle dra nytta av ett fenomen som beskrivs av kvantteorin som kallas "entanglement". Istället för endast tillstånden ett och noll, det finns många möjliga "intrasslade kvanttillstånd" däremellan.