Lần đầu tiên, các nhà vật lý đã thiết kế thành công loại chip “siêu nguyên liệu” – loại vật liệu có những đặc tính chẳng thể tìm thấy trong thiên nhiên, với chỉ số khúc xạ bằng 0, mở đường cho việc thiết kế những chiếc máy tính chạy bằng ánh sáng có khả năng truyền tải thông báo với tốc độ cực nhanh.

Ánh sáng là thứ nhanh nhất có thể được sử dụng để truyền tải thông tin, nhưng nếu con người muốn thay thế những chiếc máy photo hiện tại bằng những chiếc máy tính chạy bằng ánh sáng, chúng ta sẽ phải giải quyết một vấn đề cơ bản. Khi thông báo được gửi đến máy tính hoặc router của bạn dưới hình thức một photon (hay hạt ánh sáng), nó phải được chuyển đổi thành tín hiệu điện trước khi được xử lý. Việc làm này khiến tốc độ truyền tải thông tin giảm đi rất nhiều.

Những chiếc máy tính điện tử hiện đã đạt đến giới hạn, vì thế các nhà khoa học trên thế giới đang thế tìm hiểu làm thế nào để thiết kế những chiếc máy tính chạy bằng ánh sáng. Và một nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Harvard, Mỹ, đã đạt được một bước tiến lớn trong việc thực hiện mục tiêu này với việc phát minh ra một loại “siêu vật liệu” mới có chỉ số khúc xạ bằng 0, cho phép chúng ta tiến hành những thao tác đặc biệt đối với thuê máy photo toshiba.

“Siêu nguyên liệu này cho phép chúng ta điều khiển ánh sáng từ con chip này sang con chip khác, bạn có thể nén, uốn cong, xoắn và giảm đường kính của chùm sáng từ kích tấc lớn thành kích thước nano, điều mà trước đây chúng ta chưa từng làm được. Đây là một bước đột phá trong điều khiển ánh sáng”, trưởng nhóm nghiên cứu, nhà vật lý học Eric Mazur cho biết.

Được làm từ các trụ silicon gắn với một lưới polymer và bao bọc bởi một lớp phim bằng vàng, loại nguyên liệu mới này có chỉ số khúc xạ bằng 0, cho phép các hạt ánh sáng đi qua với tốc độ “cực nhanh” mà không vi phạm các quy luật vật lý, nhóm phát triển loại nguyên liệu này cho biết.

Chúng ta đều biết tốc độ ánh sáng là 299.792.458 mét/ giây. Tốc độ mà ánh sáng truyền đi cũng được đo bằng tốc độ dịch chuyển giữa các đỉnh sóng khi ánh sáng đi qua một vật liệu – hay véc tơ vận tốc tức thời pha. Điều này cho thấy chừng độ tụ họp hay kéo dài của các bước sóng ánh sáng trên vật liệu mà nó đi qua có ảnh hưởng đến tốc độ truyền sáng.

Thí dụ, khi ánh sáng truyền qua nước, vận tốc pha của nó giảm đi do các bước sóng ánh sáng tụ hợp lại vì nước đậm đặc hơn không khí. Khi ánh sáng thoát ra khỏi mặt nước, véc tơ vận tốc tức thời pha tăng do bước sóng ánh sáng dài hơn.

Chừng độ chậm lại của sóng ánh sáng khi nó di chuyển trên một chất liệu nhất mực được biểu lộ duyệt chỉ số khúc xạ. Nếu một loại nguyên liệu có khả năng ngăn cản tốc độ truyền đi giữa các đỉnh sóng thì chỉ số khúc xạ của loại nguyên liệu này sẽ cao. Vì nước không gây ngăn cản nhiều đến tốc độ truyền sóng nên chỉ số khúc xạ của nó là khá thấp, chỉ khoảng 1,3.

Vậy điều gì xảy ra khi chúng ta tìm ra loại vật liệu có chỉ số khúc xạ bằng 0? Khi ánh sáng đi qua nó, các đỉnh và đáy kéo dài vô hạn để tạo ra một đường bằng phẳng và bước sóng phẳng cho phép ánh sáng dễ dàng truyền đi mà không bị mất năng lượng. Các tiềm năng công nghiệp của loại nguyên liệu này từ viễn thông đến máy photocopy e studio 723 – là gần như vô biên.

Có thể phải mất một thời kì nữa để đạt được kết quả như trông đợi nhưng những chiếc máy tính chạy với tốc độ ánh sáng sắp ra đời, đồng nghĩa với việc chúng ta sắp được sở hữu những máy tính và điện thoại sáng dạ chạy với tốc độ nhanh gấp hàng triệu lần so với hiện tại.