¿La luz viaja a través de una guía de ondas más rápido que la electricidad a través de un cable?

Que la luz viaje más rápido en una guía de ondas o una señal eléctrica en un cable depende completamente de los materiales dieléctricos de la guía de ondas y del espacio alrededor del cable, así como de la geometría exacta de la guía de ondas y del cable en relación con la ruta de retorno para señales que viajan en él.

Una guía de ondas óptica típica está hecha de vidrio con un índice de refracción de alrededor de 1,5, por lo que las señales ópticas viajarán a lo largo de ella a alrededor del 66% de c .

Algunas guías de ondas eléctricas comunes (cable coaxial) pueden fabricarse para tener velocidades de propagación en el rango de 80 a 90% de c .

La velocidad de propagación en un cable en un circuito integrado será más lenta porque los semiconductores suelen tener un índice de refracción mucho más alto que el teflón; pero lo mismo se aplica a una señal óptica que viaja en una guía de ondas hecha de un material semiconductor.

Las personas que esperaban lograr un cómputo más rápido usando computación óptica en su mayoría esperaban hacerlo con ciertos trucos como usar la óptica para "calcular" una transformada de Fourier físicamente. Sin embargo, esta es esencialmente una forma de computación analógica que tiene sus propias limitaciones. Hasta ahora, la computación óptica no ha tenido mucho (¿ningún?) éxito comercial.

Otra limitación de los elementos informáticos ópticos es que la estructura más pequeña que puede contener un fotón tiene aproximadamente el mismo tamaño que la longitud de onda de ese fotón. Para fotones con energía lo suficientemente baja como para no ser fuertemente absorbidos por materiales semiconductores típicos, esto es del orden de 1$\mu{\rm m}$, casi cien veces más grande que los transistores de última generación utilizados para la computación eléctrica.

Sí, un fotón que viaja dentro de una guía de ondas es mucho más rápido que un electrón dentro de un cable. Un fotón se propaga en dirección transversal a la dimensión de la guía de ondas. Los electrones enfrentan resistencia dentro de un alambre. Esta resistencia hace que se produzca el efecto de calentamiento Joule. Esto disminuye la tasa de transmisión de energía. Pero en el caso de fotones y guías de ondas, hay una pérdida de energía muy leve debido a la penetración de ondas electromagnéticas en las paredes conductoras (¡recuerde la profundidad de la piel!). Esto hace que el mecanismo de guía de ondas sea superior al modo de transmisión de datos por cable y por electrones.

La luz viaja más rápido que la electricidad porque los fotones no tienen masa, pero los electrones sí.