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Neuer Chip beschleunigt Licht ins Unendliche

Nichts ist schneller als das Licht – bei der Lichtgeschwindigkeit handelt es sich um eine Naturkonstante. Das stellte bereits Einstein im Rahmen seiner Relativitätstheorie fest. So konstant ist die Geschwindigkeit des Lichts aber gar nicht. Forscher bewiesen dies bereits, indem sie Licht stoppten, verlangsamten oder anderweitig manipulierten. Nun haben Wissenschaftler einen Chip konstruiert, in dem Licht unendlich schnell wird.

Foto:  Peter Allen/ Harvard SEAS

Foto: Peter Allen/ Harvard SEAS

Licht, das schneller als das Licht ist

Licht, dass schneller als die Lichtgeschwindigkeit ist. Was unmöglich klingt, ist zumindest unter bestimmten Bedingungen machbar. Und steht nicht mal im Widerspruch zu Einsteins Relativitätstheorie. Denn die Rede ist von der Phasengeschwindigkeit, also der Geschwindigkeit, mit der ein einzelner Wellenberg des Lichts unterwegs ist, nicht um die Gesamtgeschwindigkeit des Lichts. Im Vakuum entspricht die Phasengeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit, aber in bestimmten Materialien lässt sich eine Abweichung feststellen.

Yang Li von der Harvard University und seine Kollegen haben einen Chip aus Metamaterial entwickelt, das einen Brechungsindex von Null hat. “Wenn dies der Fall ist, dann wird die Phasengeschwindigkeit unendlich. An diesem extremen Limit wird die Wellenlänge im Material unendlich groß und die Phase ist überall konstant”, erläuterten die Wissenschaftler.

Neuartiger Chip ermöglicht viele Anwendungsformen

Bei dem Chip handelt es sich um eine quadratische Fläche aus einem Polymer, das winzige Silizium-Säulchen enthält. Jede dieser Säulen ist 690 Nanometer hoch und 211 Nanometer dick, und auf der lichtleitenden Schicht ist ein begrenzender Goldfilm. Der Lichtstrahl wird von einem Silizium-Wellenleiter in das Material eingeleitet. Dort wird das Licht auf bisher nie dagewesene Art und Weise manipuliert: “Licht mag es normalerweise nicht, gequetscht oder manipuliert zu werden. Aber dieses Metamaterial erlaubt es, Licht zu quetschen, bieten, zu verdrehen und den Durchmesser eines Strahls vom makroskopischen in den Nanobereich zu verkleinern”, so Eric Mazur aus dem Team.

Während der Manipulation verliert das Licht nichts von seiner Energie. “Bisherige optische Schaltkreise werden durch die schwache und ineffektive Energieerhaltung der konventionellen Silizium-Wellenleiter gehemmt. Das Metamaterial mit Null-Brechungsindex sorgt dagegen durch seine hohe innere Phasengeschwindigkeit für volle Übertragung – egal wie das Material konfiguriert ist”, so Li weiter.

Der Chip wird eine Reihe von neuen Anwendungen ermöglichen, so beispielsweise neuartige Kopplungsformen elektromagnetischer Strahlung oder bessere Verschränkung von selbst weit entfernten Quantenbits.

2 Kommentare

  1. Mein erster Gedanke zu diesem Matrieal ist ein die neuste Geschwindigkeit im Netz. Ohne Verzögerung arbeiten, das wäre mal ein Quantensprung.

  2. Okay, kann man damit dann nicht vielleicht ein Antitelefon bauen? Dafür würde jeder unseglich viel Geld ausgeben.

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