Wir alle wissen, dass Einfrieren die Eigenschaften von Dingen verändert – Wasser wird zu Eis, Lava zu Gestein, und offenbar werden optische Fasern zum ultimativen Partyort für Licht und Ton. Forscher des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts (MPL), der Leibniz Universität Hannover (LUH) und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (IPHT) haben Flüssigkern-Optikfasern (LiCOF) der Tiefkühlbehandlung unterzogen und die Flüssigkeit im Inneren mit Stickstoff auf -196 °C gekühlt. Überraschenderweise leitet der gefrorene Kern immer noch Licht – und sowohl flüssige als auch gefrorene Abschnitte leiten auch Hyperschallwellen.

Das Ergebnis ist ein Phänomen namens Brillouin-Mandelstam-Streuung, aber mit einem Twist: Die Wechselwirkung zwischen Licht und Ton wird mehr als 1000-mal stärker als in Standard-Optikfasern. Dieser dramatische Schub ermöglichte es dem Team, einen optoakustischen Speicher zu demonstrieren, der eine Schlüsselkomponente für photonisches neuromorphes Rechnen sein könnte. Die Idee ist, den Geschwindigkeitsunterschied zwischen Licht und Ton zu nutzen, um Informationen vorübergehend zu speichern: Eine schnelle Lichtwelle überträgt ihre Daten auf langsamere Schallwellen, hält sie dort fest und wandelt sie dann zurück. Dank der Effizienz der gefrorenen Faser könnte dies den Energiebedarf zukünftiger photonischer Rechensysteme drastisch senken.

Laut Simon Seiderer, einem der Hauptautoren, behält der gefrorene Abschnitt seine Lichtleitfähigkeit, und beide Abschnitte leiten Schallwellen. Die Arbeit baut auf früheren LiCOF-Forschungen von Prof. Markus Schmidt und Prof. Mario Chemnitz vom IPHT Jena auf. Durch das Einfrieren erreichte das Team viel größere nichtlineare Effekte. Prof. Dr. Birgit Stiller, die das Projekt leitet, nennt es 'eine völlig neue physikalische Plattform' mit extremen Nichtlinearitäten, die leicht zu handhaben ist. Über neuromorphes Rechnen hinaus könnte dies Türen für Quanteninformationsverarbeitung, Mikrowellenphotonik und hochpräzise Sensorik öffnen. Wenn Sie also das nächste Mal Ihr Abendessen einfrieren, denken Sie daran: Sie könnten ein hochmodernes photonisches Gerät erschaffen.