ضوء محبوس في مصيدة متناهية الصغر سريع
الضوء في غرفة عادية يختفي فورًا بمجرد إطفاء المصباح. أما في تجويف متناهي الصغر من نيتريد السيليكون، فيمكن للفوتون أن يرتد بين الجدران 80 ألف مرة قبل أن يضيع. الأمر أشبه بكرة تُقذف في غرفة، فترتد عن الجدران دون أن تفقد سرعتها تقريبًا.
تُصنع هذه التجاويف من مادة تشبه الزجاج، لكنها تتحمل درجات حرارة عالية وتتوافق مع الإلكترونيات. المشكلة أن نيتريد السيليكون يكسر الضوء بشكل ضعيف، لذا يصعب جعل جدران المصيدة عاكسة بشكل مثالي. سابقًا، كانت أفضل العينات تحبس الضوء لبضعة آلاف من الارتدادات فقط.
لم يُحقق الرقم القياسي يدويًا، بل عبر بحث حاسوبي عن الشكل الأمثل. اختبرت الخوارزمية ملايين الاحتمالات لمواضع الثقوب في الصفيحة، حتى وجدت نمطًا يجعل الضوء يدور في الداخل مثل الماء في دوامة.
في مثل هذه المصيدة الضيقة، يصبح الضوء كثيفًا لدرجة أنه يبدأ بالتفاعل مع نفسه. يمكن لفوتونين أن يندمجا في فوتون واحد بطاقة مضاعفة — وهكذا يولد الأشعة فوق البنفسجية من الضوء الأزرق. أو يمكن لثلاثة فوتونات أن تتحد لإنتاج موجة أقصر. وقد تمكن الباحثون من ملاحظة هذين التأثيرين في نفس التجويف.
هذا يعني أن المصيدة يمكن دمجها في رقاقة بصرية، حيث يؤدي الضوء عمليات حسابية أو ينقل البيانات. وكما أن الكرة بعد 80 ألف ارتدادة ما تزال تطير بنفس القوة، يحتفظ الفوتون بطاقته لفترة كافية ليتم التحكم بها.
جودة التجويف البالغة 80 ألف تعني: لو استطاع الضوء أن يطير فيه بشكل دائري، لقطع مسافة تعادل طول ملعب كرة قدم، مع بقائه ساطعًا.