Diventa possibile controllare il comportamento caotico della luce, con ricadute importanti su molte tecnologie, come quelle per immagazzinare l’energia, per il calcolo, le comunicazioni e i sensori per la biomedicina. Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature Photonics, si deve ai ricercatori del Cuny Graduate Center di New York guidati dall'italiano Andrea Alù.
Sfruttare e controllare in modo efficiente la luce è fondamentale per molte tecnologie, tuttavia la complessità del suo comportamento rende questa impresa tutt'altro che facile. E' un po' come nel biliardo, osserva Alù, dove “piccole variazioni nel modo in cui si lancia il pallino portano a diversi schemi di rimbalzo delle palline sul tavolo. I raggi luminosi operano in modo simile in una cavità caotica. Diventa difficile predire cosa accadrà perché potresti eseguire un esperimento più volte con impostazioni simili e ogni volta otterresti una risposta diversa”.
Le piattaforme convenzionali per studiare i comportamenti della luce usano delle cavità risonanti circolari o di forma regolare in cui la luce rimbalza e si disperde secondo schemi più prevedibili: un approccio che non libera tutta la complessità dei comportamenti della luce visti in piattaforme complesse.
"In una cavità che supporta schemi di luce caotici, ogni singola frequenza iniettata può generare migliaia di schemi di luce, che convenzionalmente si ritiene compromettano la possibilità di controllare la risposta ottica", dice il ricercatore Xuefeng Jiang. “Noi abbiamo dimostrato invece che è possibile controllare questo comportamento caotico”.
In dettaglio, il team ha progettato una grande cavità a forma di stadio con una parte superiore aperta e due canali sui lati opposti che dirigono la luce nella cavità. Mentre la luce in entrata si disperde e rimbalza, una telecamera registra la quantità di luce che fuoriesce dallo stadio e i suoi schemi spaziali. Il dispositivo è dotato di manopole per gestire l'intensità luminosa ai due ingressi e il ritardo tra gli stessi. I canali opposti fanno sì che i fasci di luce interferiscano tra loro nella cavità, consentendo il controllo della diffusione di un raggio da parte dell'altro attraverso un processo noto come controllo coerente, che in pratica, rileva Alù, significa usare la luce per controllare la luce.