Авторы статьи решили эту проблему при помощи колец-резонаторов, основанные на эффекте шепчущих галерей, секрет которых известен человечеству еще со времен Средневековья. Этот феномен возникает в эллиптических или круглых помещениях - звук в окрестностях стен таких построек распространяется особым образом, благодаря чему даже тихий шепот можно легко услышать у стенки в противоположном конце здания.

Как объясняют Сыюань и его коллеги, шепчущие галереи способны генерировать "закрученное" электромагнитное излучение, однако его нужно извлечь и заставить двигаться по спирали. В ходе своих экспериментов физики перебрали несколько вариантов конструкции излучателя, пока не обнаружили, что с этой задачей справляется набор из зубцов со строго отмеренной толщиной и длиной, приклеенных к кольцу резонатора.

По словам исследователей, подобная структура генератора оптической воронки легко поддается миниатюризации и может быть уменьшена до нескольких микрометров. Такие размеры колец-резонаторов сопоставимы с габаритами транзисторов в современной микроэлектронике, что позволяет интегрировать их в кремниевые микрочипы в процессе их производства.

Для проверки работы воронок ученые изготовили микрочип с тремя резонаторами и подключили его к источнику питания. Как и ожидали физики, устройство генерировало три концентрических столба света, закрученных в спирали.

Сыюань и его коллеги полагают, что их изобретение может быть использовано для производства микроскопических "оптических щипцов", способных захватывать отдельные клетки, частицы вирусов, капли жидкостей или крупные молекулы белков. Кремниевые чипы с сотнями или тысячами подобных резонаторов будут многократно ускорять скорость анализа образцов в биологических лабораториях.

Как отмечают физики, сфера применения оптических воронок не ограничивается наукой - их можно использовать для кодирования и передачи информации через оптические системы связи, или в качестве одного из компонентов квантовых компьютеров.