Nhóm nghiên cứu hy vọng đột phá này sẽ mở đường cho các ứng dụng điện toán và truyền thông cực nhanh sử dụng ánh sáng. Chiếc gương mà nhóm CUNY chế tạo không giống như chiếc gương trong phòng tắm của bạn nhưng hoạt động tương tự. Vì vậy, nó giúp xem xét lại sự phản xạ ánh sáng để giúp hiểu cơ học.

Ánh sáng trong quang phổ khả kiến cho phép chúng ta nhìn thấy các vật thể và màu sắc của chúng. Màu sắc mà chúng ta nhìn thấy là bước sóng phản xạ khỏi vật thể, trong khi phần còn lại của tần số bị hấp thụ. Toàn bộ quang phổ bị phản xạ từ các vật phẩm có màu trắng, nhưng chỉ ở một mức độ khoảng 80-90 phần trăm trong hầu hết các trường hợp.

Một chiếc gương gia dụng tạo ra sự không đồng nhất phản chiếu 100 phần trăm ánh sáng trắng, vì vậy hình ảnh xuất hiện giống như bất cứ thứ gì ở phía trước nó nhưng bị đảo ngược về mặt không gian. Nói cách khác, trái là phải hay cái mà chúng ta gọi là hình ảnh phản chiếu. Các bước sóng phản xạ mà không có sự khuếch tán, vì vậy chúng đập vào mắt bạn ở cùng tần số mà chúng đập vào gương.

Đồng tác giả nghiên cứu Andrea Alù đã cho biết: "Ánh sáng phản chiếu từ gương vì trở kháng của vật liệu làm gương rất khác với không khí, vì vậy sóng đập vào gương phải quay ngược trở lại, chúng không thể đi vào gương".

Thứ mà CUNY tạo ra là một chiếc gương đảo ngược sóng theo thời gian. Vì vậy, nếu tín hiệu chạm vào gương trong một chuỗi 1234, thì tín hiệu đó sẽ dội lại thành 4321. Để áp dụng điều đó có nghĩa là gì với gương phòng tắm của chúng ta, hãy tưởng tượng nó phản chiếu hình ảnh mà camera quay phim bạn từ phía sau sẽ tạo ra. Bạn sẽ nhìn thấy phía sau đầu của mình và bên phải của bạn sẽ là bên phải của hình ảnh phản chiếu của bạn.

Tuy nhiên, đó không phải là sự khác biệt duy nhất bởi vì gương giờ đây sẽ phản xạ lại các sóng ánh sáng nên màu sắc sẽ bị rối tung lên. Màu cam sẽ có màu xanh lam, màu vàng sẽ có màu tím và màu đỏ sẽ trở lại màu xanh lá cây. 

Chiếc gương mà các nhà khoa học tạo ra không phản chiếu ánh sáng khả kiến. Nó hoạt động trên tần số thấp hơn nhiều. Trên thực tế, nó chỉ là một tấm bảng với một dải kim loại được nhúng với nhiều công tắc được dệt vào đó, biến nó thành một "siêu vật liệu". Các công tắc có thể quay vòng rất nhanh. Khi tần số của gương cao hơn sóng tới, nó tạo ra trở kháng hoặc tính không đồng nhất phản xạ sóng bị kéo dài ra và đảo ngược - dấu hiệu của đảo ngược thời gian. Họ "xem" sự thay đổi này bằng cách gửi một tần số đã biết với biên độ thay đổi và đo phản xạ.

Sự phản ánh lần này không phải là mới. Đó là một dạng điều chế mà các nhà khoa học đã nghiên cứu trong khoảng 60 năm.

"Đó thực sự là một hoạt động rất phổ biến. Phản ánh thời gian thực sự là chìa khóa của nhiều công nghệ", ông Alù nói.

Nó đã được sử dụng để xử lý tín hiệu trong liên lạc vô tuyến để loại bỏ méo và nhiễu trong tín hiệu. Quá trình xử lý này được thực hiện bằng kỹ thuật số và liên quan đến hoạt động với một tần số duy nhất. Những gì CUNY đã làm là đảo ngược thời gian một làn sóng có nhiều tần số mà không cần số hóa.

Nghiên cứu này là một bước tiến nhỏ đối với các máy tính sử dụng ánh sáng laser để lưu trữ và xử lý. Tuy nhiên, điều này còn xa trong tương lai. Các công tắc trong siêu vật liệu sẽ cần phải nhanh hơn rất, rất nhiều.

Thử nghiệm hiện tại ở dải gigahertz thấp. Nỗ lực tiếp theo của nhóm sẽ là thử nghiệm trong hàng trăm GHz. Ngay cả khi chúng thành công ở dải tần cao hơn đó, thì chúng vẫn còn cách xa tần số 400THz của ánh sáng khả kiến. 

Như Ý