Fotonikk – elektronikk i det 21. århundre
Et øyeblikk før Elvis Presley åpnet rock’n’roll-æraen, og dronning Elizabeth II kom til den britiske tronen før Marilyn Monroe med suksess beviste at “menn foretrekker blondiner”, og de to fjellklatrerne for første gang noensinne besteg Mount Everest, oppnådde herrene ved AT & T Bell Labs andre, teknologiske høyder. Jeg tenker på William Shockley, John Bardeen og Walter Brattai – tre Nobelprisvinnere senere – som utviklet den første modellen av transistoren og ga opphav til to områder – elektronikk og dens raskere versjon, fotonikk. Den grunnleggende forskjellen er intuitiv – i elektroniske enheter er informasjonsbæreren en elektron, mens i fotoniske er det fotoner. Hvilken effekt har vi? Med hjelp av den andre av disse små reléene kan vi sende informasjon i størrelser og hastigheter som den første aldri vil nå. Derfor oppsummerte John S. Mayo, presidenten for det allerede nevnte forskningssenteret, alt med en dristig tese, som imidlertid få bestrider:
“Fotonikk vil være i det tjueførste århundre det elektronikk var i det 20. århundre.“
Fotonisk puslespill – optoelektronikk og halvlederkrystaller
Som Wikipedia hevder, er fotonikk vitenskapen om lys (foton) generering, deteksjon og manipulering gjennom emisjon, transmisjon, modulering, signalbehandling, bryting, forsterkning og deteksjon/sensing. Basert på dette settet kan man også skille ut optoelektronikk – et felt der elektronikk legges til optisk utstyr. Begge gjelder enheter som bruker lys for å innhente, lagre og overføre informasjon. For dens utvikling, bortsett fra transistor- og optisk fiberteknologi, var to eldre oppfinnelser nødvendige. Faren til den første av dem er dagens popkulturikon, en mann som om han hadde blitt født et halvt århundre senere ville vært alfaen i fysikk og omegaen i Facebook og Twitter. Albert Einstein oppdaget i 1916 fenomenet stimulert emisjon, som et halvt århundre senere muliggjorde skapelsen av den første laseren. Du vil lære mer om produksjonen av elektroniske enheter og fotonikk her.
Det siste elementet i det fotoniske puslespillet er halvlederkrystaller, den polske aksenten i hele historien. Ifølge en anekdote, gjorde prof. Jan Czochralski, som arbeidet samme år som Einstein, notater og, gjennom fravær av oppmerksomhet, dyppet i stedet for blekkhus, pennespissen i smeltedigel med tinn ved siden av. Da han trakk ut pennen, la han merke til at en tynn metalltråd var limt til spissen. Etter å ha studert den med røntgen, oppdaget han at det er en stor krystall og en enda bedre leder. Historien avsluttes 30 år senere når det allerede kjente AT & T Bell Labs bruker hans oppfinnelse til produksjon av silisium-mokrystaller. Dermed får vi et tips med en dobbel lykkelig slutt – oppfinnelsen ble grunnlaget for den globale elektronikkindustrien, og Czochralski ble den mest gjenkjennelige polske forskeren i teknologiverdenen.
Fotonisk teknologi i dag og i morgen
I dag er det ikke overraskende at vi bruker ultrabooks, hvis dimensjoner ligner et ark papir mer enn en klassisk Mac, men man kan ikke glemme at ENIAC – den første datamaskinen i historien, betraktet som innovasjonstopp i sin tid – veide 30 tonn. Det er enda mer naturlig å ha ubegrenset kontakt via smarttelefoner når en fasttelefon var en luksus for 20 år siden. Hvis smarttelefonen også er Internett, popularisert først på 90-tallet, som ifølge Marshall McLuhan forvandlet vår verden til en global landsby. I 2000 ble den brukt av 360 millioner mennesker, i dag er brukerne halvparten av menneskeheten – en økning på 800%. Vi ser en tendens, basert på utviklingen av ny teknologi, i dag hovedsakelig assosiert med høyteknologi. Suksess på dette feltet kan kun oppnås ved å utvikle unike produkter med betydelig bedre parametere enn de som allerede er tilgjengelige på markedet. “Mindre” går hånd i hånd med “raskere” og muligens “tryggere” – perfekt egnet for disse kravene fotonikk, som i jakten på det nye gradvis erstatter elektronikk.
Science fiction eller reell visjon
Så hvis elektronikk er gårsdagens teknologi, har informatikk mestret den moderne verden, optikk er fremtiden, og alt sammen skaper fotonikk – hva handler det hele om? En av mange retninger er fiberoptikk. Selv om de ikke er en spesielt ny oppfinnelse, er det for tiden den mest moderne måten å sende informasjon på. Mot bakgrunnen av andre medier skiller de seg ut med størst rekkevidde uten forstyrrelser, enorm informasjonskapasitet og motstand mot tradisjonelle måter for avlytting. All overføring skjer via lys gjennom en ledning som er litt tykkere enn et menneskehår.
Teknologisk utvikling treffer fra tid til annen egne milepæler, som samtidig endrer verdens ansikt. Det 21. århundre venter fortsatt på sitt gjennombrudd, og det kan ikke utelukkes at det blir en enhet som Microsoft og Google ikke tilfeldig investerer i. Hvis vi forestiller oss abstrakt store mengder, som behandling av ville kreve millioner av år, vil alt bli virkelig når vi begynner å snakke om bruk av en kvantedatamaskin. Ved samme antakelser som en tradisjonell datamaskin – som den bare deler navnet med – ville det ta noen sekunder. I dag vanskelig å forestille seg, men som Einstein sa“Hvis folk bare snakket om det de forstår, ville det vært stor stillhet over hele verden.”
Men endrer alt seg egentlig? I dag hører vi fortsatt på Elvis, bortsett fra på radio, og på Spotify, vi ser filmer fra Merlin i 4K, og i stedet for Mount Everest om vinteren, prøver vi å bestige K2. Bare dronning Elizabeth er fortsatt nøyaktig den samme. Det samme gjelder alt vi streber etter. Raskere, mer, mer moderne. Informasjon, penger, teknologi. Det er vanskelig å si stopp fordi visjonen om en mer komfortabel fremtid ikke slutter å friste. Elektronikk når et stadium hvor videre utvikling rett og slett ikke vil være mulig, vil noen undre seg om president Mayo hadde rett? For å være sikker, vil jeg gjenta hans ord igjen. “Fotonikk vil være i det 21. århundre det elektronikk var i det 20. århundre.”
