Американские ученые воспроизвели один из самых известных электромагнитных эффектов в физике — эффект Холла — использовав вместо электрического тока радиоволны. На основе такой технологии можно будет создавать коммуникационные системы, которые передают сигнал, одновременно получая информацию по тому же каналу с другого конца.

Эффект Холла, открытый в 1879 Эдвином Холлом, возникает из-за взаимодействия между заряженными частицам и электромагнитными полями. В электрическом поле отрицательно заряженные частицы испытывают силы, противоположные направлению поля. В магнитном поле движущиеся электроны испытывают силу в направлении, перпендикулярном движению и магнитному полю. Эти две силы сочетаются в эффекте Холла, и перпендикулярные электрические и магнитные поля генерируют электрический ток.

У света нет электрического заряда, поэтому, казалось бы, обычные электрические и магнитные поля нельзя использовать для создания чего-то наподобие «светового тока». Однако ученые из Университета штата Иллинойс сделали именно это, пишет Phys.org.

Ранее группа уже исследовала взаимодействие между световыми и звуковыми волнами для подавления рассеяния света из-за дефектов материалов. А один из команды, Кристофер Питерсон, разработал технологию, вдвое сокращающую необходимую для коммуникации ширину канала: он придумал антенну, которая одновременно посылает и получает сигналы на одной частоте.

В новейшем исследовании Питерсон предложил другой многообещающий метод управления передачей данных с помощью принципа, схожего с эффектом Холла. Вместо электрического тока ученые сгенерировали «световой ток», создав искусственные электрические и магнитные поля, которые воздействуют на свет так же, как обычные поля воздействуют на электроны. Для этого они меняли структуру, через которую проходит свет, во времени и пространстве.

Создав особую схему, усиливающую взаимодействие между этими полями и радиоволнами, физики использовали эффект Холла для отправки радиосигналов в одном направлении и в то же время остановили и поглотили сигналы, идущие в другом. Эксперимент показал, что, подобрав верную комбинацию искусственных полей, сигналы в одном направлении можно передавать с эффективностью, в 1000 раз большей, чем в противоположном.

Это открытие можно применять в создании новых устройств, которые защищают источники радиоволн от помех или помогают проводить точные квантово-механические эксперименты.