Ovládat světlo, to není žádná jednoduchá věc. Vědcům, zabývajícím se kvantovou komunikací, tento problém nedá spát. Po ne zcela přesvědčivých testech s mikročipy, experti obrátili svou pozornost k méně standardním přístupům.

Konkrétně k miniaturním televizním anténám o velikosti několika nanometrů.

Podle odborníků by tato metoda otevřela naprosto nové možnosti ve kvantové komunikaci. Kvantová komunikace je založena na fyzikálních zákonech kvantové mechaniky. Jejím výsledkem by měl být naprosto bezpečný přenos informací, bez ztrát dat a hlavně bez toho, aby kdokoliv nepovolaný do takové komunikace strkal nos.

Jak zkrotit světlo

Pomocí nanoantén by se dráha světla mohla ovládat s velmi vysokou přesností. „Musíme přesně znát, jak jsou světelné částice zvané fotony vyzařované. Teprve poté můžeme začít s pokročilými experimenty,“ podotýká odborník na kvantové nanostruktury Jason Smith, který působí na univerzitě v britském Oxfordu.

Ironií je, že pro výstavbu miniaturních nanoantén a zejména pro experimenty s nimi, je potřeba postavit ohromné a pochopitelně i drahé zařízení. Vědci například stavěli gigantické dutiny plné zrcadel, které měly za úkol světlo „uvěznit“. „Je legrační, že k řízení malého kvantového světla je nutné mít k dispozici obrovské kusy vědeckého vybavení,“ usmívá se další expert na tuto oblast německý fyzik Holger Hofmann, který v současnosti působí na univerzitě v Hirošimě.

Celkem normální anténa

Právě Hofmannův vědecký tým je autorem metody, kterak v nanoměřítku přesměrovat světlo. Základem této metody jsou běžné televizní antény, které bývají k vidění na střechách domů. Slouží k detekci a vysílání radiových vln.

A právě Hofmann dostal nápad, že by se podobná zařízení dala využít i v mikrosvětě.Pro vysokofrekvenční elektromagnetické světelné vlny v kmitočtovém rozsahu od několika 100 000 gigahertzů (500 000 GHz odpovídá žlutému světlu s vlnovou délkou 600 Nm), je potřeba velmi malé antény, které nejsou větší než polovina vlnové délky světla, tedy maximálně 350 nanometrů.

Nanoantény by mohly najít své využití nejen ve hledání bezpečnějších způsobů komunikace, ale také třeba v oblasti nových technologií pro vysoce výkonné mikroskopy.

Nanoantény zvýší účinnost solárních článků

Dosavadní fotovoltaické články dokážou využívat jen menší část spektra dopadající sluneční energie. Obvykle přeměňují na elektrický proud jen viditelné světlo, někdy také i ultrafialové paprsky. Tým vědců z americké Idaho National Laboratory vedený Stevem Novackem zkoumá cestu, jak na výrobu elektřiny využít i infračervené paprsky.

Novack a jeho kolegové navrhli miniaturní kovové antény ve tvaru spirál o rozměru několika nanometrů (miliontin milimetru). Jdou zhotovit nenáročným způsobem – lisováním na plastové podložky, které připomínají materiál na výrobu obvyklých plastových tašek.

Výsledný produkt jde umístit prakticky na cokoliv – od povrchu karosérie automobilů až po kryty přenosných elektronických přístrojů.Takové velmi pružné panely jednoho dne nahradí dosavadní komerční solární panely, které nyní přeměňují na elektřinu méně než 20 procent sluneční energie.

Tým amerických vědců odhaduje, že jejich nanoantény dokážou tento poměr zvýšit až na 80 procent.