نبضة ليزر قصيرة تلفّ الضوء في لولب ثلاثي الأبعاد سريع
سحبة حادة على رباط حلزوني ترسل موجة لولبية عبره — تشبيه يساعد على تصور كيف تولّد وميض ليزر فائق القصر في بلورة RhSi ضوءًا ملتويًا فورًا في لولب ثلاثي الأبعاد. هذا مظهر من مظاهر التوليد التوافقي العالي — عملية بصرية لاخطية حيث نبضة ليزر شديدة، كأنها نقرة قوية، تجعل الإلكترونات في البلورة تقفز إلى مستويات طاقة عالية، وعند عودتها تشع توافقيات متعددة دفعة واحدة — من الأحمر إلى نطاق الأشعة السينية. الآلية كالتالي: مجال النبضة يسرّع الإلكترونات، وعند إعادة الاتحاد تنبعث فوتونات بترددات مضاعفة لتردد الموجة الأصلية.
بلورة RhSi نفسها — رباط ملتوي بالفعل: شبكتها الذرية ملتوية كبرغي وتكون "يمنى" أو "يسرى" (لولبية). هذا التماثل البنيوي يمنح الضوء المتولد دورانًا محددًا بدقة — حلزونية مثبتة بهندسة البلورة. داخلها، فرميونات فايلر — شبه جسيمات تتصرف كجسيمات عديمة الكتلة — تبشر بإلكترونيات تعمل بأشعة ملتوية بدل التيارات التقليدية، وإن كانت لا تزال هناك عقبات كثيرة يجب تجاوزها للتنفيذ العملي.
تعود الفكرة إلى تشارلز تاونز، مبتكر الليزر، الذي وضع أسس الإلكترونيات الكمومية. الآن، يستخدم الفيزيائيون أساليب التحليل الطيفي الأتوثاني للتحكم في شكل موجة الضوء خلال أتوثانية — وهي أسرع بمليار مرة من نقرة الكاميرا. مكافأة غير متوقعة: هذه "النابض الضوئي" يمكن أن تشفر البيانات باتجاه اللفات، مما قد يضاعف حجم المعلومات مقارنة بالتعديل الثنائي التقليدي.
مثل اليد اليسرى واليمنى، بلورة RhSi لا تطابق صورتها المرآتية، وهذا "يعلّم" الضوء أن يلتف في اتجاه واحد فقط.
في «سولاريس» لستانيسلاف ليم، كان المحيط يولّد بنى غير متماثلة؛ هنا بلورة غير متماثلة تلفّ الضوء بنفسها — تقريبًا كمادة ذكية.