Vi vet alla att frysning förändrar egenskaperna hos saker – vatten blir is, lava blir sten, och tydligen blir optiska fibrer den ultimata festlokalen för ljus och ljud. Forskare från Max Planck-institutet för ljusvetenskap (MPL), Leibniz universitet Hannover (LUH) och Leibniz-institutet för fotoniska teknologier (IPHT) har tagit vätskekärniga optiska fibrer (LiCOF) och gett dem djupfrysningsbehandlingen, genom att kyla vätskan inuti med kväve vid -196 °C. Överraskande nog styr den frusna kärnan fortfarande ljus – och både vätske- och frusna sektioner styr också hypersonska ljudvågor.

Resultatet är ett fenomen som kallas Brillouin-Mandelstam-spridning, men med en twist: växelverkan mellan ljus och ljud blir mer än 1 000 gånger starkare än i standard optiska fibrer. Denna dramatiska förbättring gjorde det möjligt för teamet att demonstrera ett optoakustiskt minne, som kan vara en nyckelkomponent för fotonisk neuromorfisk datoranvändning. Tanken är att använda hastighetsskillnaden mellan ljus och ljud för att tillfälligt lagra information: en snabb ljusvåg överför sina data till långsammare ljudvågor, håller dem där, och omvandlar dem sedan tillbaka. Tack vare den frusna fiberns effektivitet kan detta minska energibehoven för framtida fotoniska datorsystem.

Enligt Simon Seiderer, en av huvudförfattarna, behåller den frusna sektionen sin ljusledande förmåga, och båda sektionerna leder ljudvågor. Arbetet bygger på tidigare LiCOF-forskning av prof. Markus Schmidt och prof. Mario Chemnitz från IPHT Jena. Genom att lägga till frysning uppnådde teamet mycket större olinjära effekter. Prof. Dr. Birgit Stiller, som leder projektet, kallar det 'en helt ny fysisk plattform' med extrema olinjäriteter som är lätt att hantera. Utöver neuromorfisk datoranvändning kan detta öppna dörrar för kvantinformationsbehandling, mikrovågsfotonik och högprecisionsteknik. Så nästa gång du fryser din middag, kom ihåg: du kanske skapar en banbrytande fotonisk enhet.