วัสดุที่สะท้อนแสงโดยไม่ปล่อยให้หลุดรอดสามารถปรับปรุงเลเซอร์ได้กระจกชนิดใหม่ที่สะท้อนแสงได้อย่างสมบูรณ์ถูกสร้างขึ้น ซึ่งนักวิทยาศาสตร์หลายคนคิดว่าเป็นไปไม่ได้ กระจกสามารถหาทางเข้าไปในเลเซอร์และอุปกรณ์อื่นๆ อันทรงพลังได้
เทคโนโลยีสมัยใหม่อาศัยแสงที่ดักจับและการรับส่ง
ไม่ว่าจะส่งข้อมูลผ่านอินเทอร์เน็ตหรือเล่น DVD วิศวกรป้องกันแสงจากการหลบหนีโดยสั่งให้แสงสะท้อนวัสดุสะท้อนแสง แต่มีข้อเสียในกระบวนการนั้น กระจกจำนวนมากดูดซับแสงบางส่วนที่กระทบกระจก แทนที่จะสะท้อนแสง และแก้วในสายไฟเบอร์ออปติกจะทำงานก็ต่อเมื่อแสงส่องกระทบกระจกในมุมที่ต่ำมากเท่านั้น
นักฟิสิกส์ Chia Wei Hsu และเพื่อนร่วมงานที่ MIT ไม่ได้คิดที่จะประดิษฐ์กระจกในขณะที่พวกเขากำลังศึกษาพฤติกรรมของแสงที่มีปฏิสัมพันธ์กับคริสตัลโฟโตนิก ซึ่งเป็นแผ่นวัสดุที่มีเครือข่ายของรูเจาะ ซึ่งแต่ละอันมีขนาดเล็กมากจนสามารถจัดการกับแสงแต่ละดวงได้ คลื่น โดยส่วนใหญ่ แสงจะทะลุเข้าไปในคริสตัลของทีมอย่างน้อยบางส่วน ซึ่งเป็นบล็อกของซิลิคอนไนไตรด์ที่มีรูพรุน แต่เมื่อนักวิจัยฉายแสงสีแดงในความถี่จำเพาะที่มุม 35 องศากับพื้นผิวของแผ่นคอนกรีต พวกเขารู้สึกประหลาดใจที่พบว่าแสงสะท้อนกลับโดยสมบูรณ์ ไม่มีแสงรั่วไหลออกไปหรือถูกดูดกลืนไป
สาเหตุของปรากฏการณ์ประหลาดนี้ ทีมของ Hsu รายงานในวันที่ 11 กรกฎาคมNatureมีแสงรบกวนตัวเอง ปัจจัยหลายอย่างรวมกัน รวมถึงความยาวคลื่นของแสง มุมที่กระทบพื้นผิวและรูปแบบของรูที่เจาะ จะปรับทิศทางแสงเพื่อให้คลื่นที่พยายามเข้าสู่แผ่นแผ่นตัดกัน ทางเลือกเดียวของคลื่นคือการสะท้อนกลับ
นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และนักฟิสิกส์ จอห์น ฟอน นอยมันน์ เสนอปรากฏการณ์ที่คล้ายกันของคลื่นที่ติดอยู่ในปี 1929 แต่ความพยายามครั้งก่อนๆ ที่จะแสดงให้เห็นในการทดลองล้มเหลว ดักลาส สโตน นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเยล กล่าวว่า “ไม่มีใครคิดวิธีปฏิบัติจริงในการทำเช่นนี้
ตอนนี้ที่นักฟิสิกส์รู้ว่ากระจกเงานี้มีจริงมาก Stone กล่าวว่าอาจพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ในเลเซอร์ ซึ่งเป็นลำแสงที่มีความเข้มข้นที่ความยาวคลื่นเดียว คริสตัลโฟโตนิกที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งปรับตามความยาวคลื่นเฉพาะสามารถช่วยให้วิศวกรสามารถเพิ่มพลังงานของเลเซอร์ได้โดยไม่ลดทอนประสิทธิภาพลง เขากล่าว
นอกจากนี้ Hsu ยังตั้งข้อสังเกตว่ากระจกเงานี้อาจมีประโยชน์มากกว่าเลนส์
อย่างน้อยในทางทฤษฎี เขากล่าวว่าคริสตัลที่มีรูปแบบชัดเจนของรูเจาะควรจะสามารถสะท้อนคลื่นเสียงและแม้แต่คลื่นน้ำได้อย่างสมบูรณ์แบบ
ท้องฟ้ามีขีดจำกัดเครือข่ายนาฬิกาควอนตัมที่มีประจุมากเกินไปสามารถทำได้มากกว่าการบอกเวลา ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป นาฬิกาจะเดินด้วยอัตราที่แตกต่างกันเล็กน้อยขึ้นอยู่กับความแรงของสนามโน้มถ่วงที่กระทำต่อพวกมัน ตัวอย่างเช่น นาฬิกาอะตอมบนดาวเทียม GPS จะได้รับเวลาประมาณ 45 ไมโครวินาทีบนนาฬิกาบนพื้นดินในแต่ละวัน เนื่องจากแรงดึงดูดของโลกจะอ่อนลงในวัตถุที่ระดับความสูงสูงกว่าบนวัตถุที่พื้นผิว
ใส่นาฬิกาที่เที่ยงตรงเป็นพิเศษในดาวเทียม และเวลาจะผันผวนตามระดับความสูงมากกว่า แรงดึงดูดของโลกจะแตกต่างกันเล็กน้อยตามจุดต่างๆ บนพื้นผิว ขึ้นอยู่กับปริมาณของมวลที่อยู่เบื้องล่าง Ye กล่าวว่าดาวเทียมคู่หนึ่งที่ติดตั้งซุปเปอร์คล็อกสามารถกวาดจุดต่างๆ บนโลกเพื่อค้นหาลักษณะทางธรณีวิทยาที่ซ่อนอยู่ เช่น หินหนืดที่อพยพใต้ดินก่อนการระเบิดของภูเขาไฟ
มอนโรแนะนำแอปพลิเคชันด้านความปลอดภัยและการป้องกันที่ใหญ่กว่าและอาจทำให้ตกใจ เขาประเมินว่านาฬิกาเหล่านี้จะสามารถทำแผนที่รูปร่างของภูมิประเทศของโลกอย่างละเอียดลงไปเป็นมิลลิเมตรได้ “คุณสามารถเห็นใครบางคนกำลังขุดอุโมงค์ใต้พรมแดนสหรัฐฯ-เม็กซิโกจากอวกาศ” เขากล่าว ทหารสามารถบินดาวเทียมคู่หนึ่งเหนือภูมิประเทศของศัตรูและทำแผนที่ทุกถ้ำที่ผู้ก่อการร้ายอาศัยอยู่ “ดาวเทียมที่อยู่ใกล้ถ้ำจะมีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่า และจะพุ่งเร็วกว่าดาวเทียมที่อยู่ไกลออกไป” Ye อธิบาย
ฟังดูดีมาก แต่นักฟิสิกส์ยังมีหนทางอีกยาวไกลก่อนจะสามารถใช้ดาวเทียมสแกนโลกเหล่านี้ได้ การพันกันของอะตอม 14 ตัวในห้องแล็บที่มีการควบคุมอย่างระมัดระวังนั้นแตกต่างจากการพันอะตอมหลายพันอะตอมในนาฬิกาหลายสิบนาฬิกาที่กระจัดกระจายอยู่ทั่วโลก และถึงแม้ว่าการเคลื่อนย้ายโฟตอนสองสามโฟตอนในระยะทางกว่า 140 กิโลเมตรนั้นน่าประทับใจ แต่เครือข่ายนาฬิกาควอนตัมจะต้องขนส่งโฟตอนแต่ละตัวอย่างสม่ำเสมอจากสถานีภาคพื้นดินไปยังดาวเทียมและย้อนกลับ ทั้งหมดในขณะที่รักษาสถานะการซ้อนที่ละเอียดอ่อนของอนุภาค
“เราอยู่ค่อนข้างไกลจากการทำเช่นนี้” เจค็อบ เทย์เลอร์ เพื่อนร่วมงานของมอนโรที่สถาบันควอนตัมร่วมกล่าว มอนโรเห็นด้วย แต่บอกว่าเขายังคงประทับใจกับแนวคิดนี้ เพราะมันรวมเอาความพยายามหลายอย่างที่นักฟิสิกส์ไล่ตามอยู่แล้ว Monroe กล่าวว่า “มันนำวิทยาศาสตร์สารสนเทศควอนตัมหลายด้านมารวมกันเป็นหน่วยจักรวาลขนาดใหญ่หน่วยเดียว
