¿Por qué no utilizar fotones en lugar de electrones para la transmisión de energía e información en dispositivos electrónicos, especialmente en placas base?

Los electrones pertenecen a la clase de partículas fundamentales llamadas leptones que
tener un giro = 1/2. Los electrones tienen una masa y una carga = -1. Los fotones son
en la clase de partículas fundamentales llamadas bosones que tienen un spin = 1.
Los fotones no tienen masa ni carga y no se ven afectados por el magnetismo.
campos. Para existir, los fotones deben viajar a la velocidad de la luz dentro del
medio por el que están pasando. Los electrones pueden estar en reposo o pueden
moverse a grandes velocidades; sin embargo, porque tienen masa, electrones
no puede alcanzar la velocidad de la luz porque la teoría de la relatividad enseña
que a esa velocidad su masa se volvería infinita. Debido a su
los electrones de carga negativa se repelen entre sí y se sienten atraídos por
cargas positivas Los campos magnéticos pueden doblar el camino de un electrón en movimiento.
Los fotones pueden pasar entre sí sin interactuar y no son
afectado por los cargos. Por ejemplo, dos haces de fotones de una linterna.
o un láser puede pasar entre sí sin interactuar. Dos haces de
los electrones se separarán y se doblarán uno del otro.
Debido a la mayor velocidad de los fotones y su potencial para mayor
anchos de banda, como lo demuestran los sistemas de fibra óptica, parece que
las computadoras fotónicas tendrían una ventaja de velocidad sobre las computadoras electrónicas;
sin embargo, hasta la fecha esto no se ha demostrado en dispositivos suficientemente pequeños
para aplicaciones prácticas

El mundo moderno de la electrónica se basa en controlar el movimiento de
electrones variando campos eléctricos cargados y / o cambiando magnéticos
campos. Porque siempre deben estar en movimiento y no están influenciados
por campos eléctricos o magnéticos debemos usar otros métodos para controlar
comportamiento de los fotones. El método más desarrollado para controlar los fotones tiene
estado para controlar el índice de refracción del material que los fotones
están de paso Esto se logra mediante la aplicación eléctrica, magnética
y / o campos acústicos (sonido) a
medio que puede ser un sólido, un líquido o un gas. Al cambiar el refractivo
índice, que es una medida de la velocidad de la luz en un material, podemos
cambiar la velocidad de los haces de fotones para que puedan interferir con
uno al otro y cancelar uno al otro o agregar uno al otro. Esto puede ser
demostrado en una técnica llamada interferometría. Así podemos usar
campos eléctricos, campos magnéticos o campos de presión para controlar el
amplitud, frecuencia o fase de un haz de fotones y producir amplitud
modulación (AM), modulación de fase (PM) o modulación de frecuencia (FM).
Sin embargo, este control es indirecto, primero estamos cambiando las propiedades
de un material, que a su vez controla la velocidad de los fotones. Un
el electrón puede afectar directamente a un electrón pero un fotón no puede directamente
afectar a un fotón Sin embargo, las funciones lógicas se pueden demostrar utilizando
Técnicas inteferométricas .

Los efectos interferométricos se basan en la longitud de onda del haz fotónico.
que típicamente está entre 0.6 micrómetros y 1.5 micrómetros en fibra óptica
sistemas basados ​​porque las fibras ópticas son más transparentes en esta región
del espectro electromagnético. Los dispositivos inteferométricos más pequeños son
llamados ópticas integradas y se forman mediante el uso de tecnologías similares
a los utilizados para fabricar circuitos electrónicos integrados. Desafortunadamente
estos dispositivos son típicamente de 5 a 10 milímetros de largo y aproximadamente 2
milímetros de ancho para producir una conmutación satisfactoria de un haz fotónico
Encendido o apagado. Esto es demasiado grande en comparación con los interruptores electrónicos
que ahora se acercan a las dimensiones nanométricas (un nanómetro es uno
millones de veces más pequeño que un milímetro).

Una memoria holográfica propuesta que utiliza efectos interferométricos es
discutido en el siguiente sitio web; sin embargo, notarás que
Actualmente, el equipo utilizado en estos experimentos llenaría un laboratorio
banco. Quizás esto pueda integrarse en un tamaño práctico en el futuro.

Para obtener una cantidad útil de energía por un cable de fibra óptica, necesitaría usar un láser de alta potencia para crear una gran cantidad de luz (peligrosa e ineficiente) y, en el extremo receptor, volver a convertir la luz en electricidad (ineficiente).
La fibra óptica está bien para los datos, pero no es buena para la energía. Las ineficiencias de la fibra misma y de convertir la energía en luz y viceversa son un desperdicio y, por lo tanto, el uso de fibra óptica no reduce el calentamiento.

Los fotones no tienen la energía cinética de los electrones para transmitir energía. Por lo tanto, se necesitarían muchos más fotones que los electrones producidos fácilmente. Además, los electrones pueden transmitirse fácilmente mediante cables, mientras que los fotones requieren guías de ondas especiales.

A nivel de placa base e instrumento, donde se trata de transmitir solo información y algunos fotones ópticos pueden hacerlo de manera eficiente.

Todavía no podemos manejar, y mucho menos controlar, los neutrinos de manera eficiente.

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