震惊物理学界!科学家将光速骤减到17米/秒,并“冻结”光长达1分钟

Chloe Ma

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1999年,来自丹麦的女物理学家莱恩·韦斯特加德·豪(Lene Vestergaard Hau,哈佛大学)把光的速度从30万公里/秒骤减到17米/秒,使物理学圈乃至外界震惊。

到2000年,她更是在光领域登峰造极,直接将光给“冻结”了,时间长达一分钟之久。

要想冻结光,她需要确保光保持量子相干性(它的信息状态),构建以光为基础的量子记忆体。将光冻结得越久,运算则更精密,也因此能允许在更长距离里有更安全的量子通信。

光是每秒移动3亿公尺的电磁辐射,一分钟内,它可以走约1800万公里,往返月球20趟。

想让光减速,甚至完全停止,科学家需要将光相干性转换成原子相干性。他们利用量子干涉效应,时不透明介质(实验中指晶体)在小范围光谱内变成透明,这个过程称之为电磁感应引发透明。研究人员用雷射光(光的来源)打过这个晶体,传送其原子至两种状态的量子叠加。然后第二光束关闭了第一道雷射,结果就可以看到晶体变透明。因此研究人员解除叠加状态,将第二道雷射光锁在其中。

研究人员将讯息以100微米长、有三条恒温的照片形式储存,之后成功地获得了这些信息,以证明他们的成就。

莱恩在《物理评论》中的一篇相关文章中描述:“这比先前在原子气体的演示结果好了大约6个量级。对于提供空间复位的长时间存储量子记忆体,也出现了振奋人心的可能性。也就是说,可以存储不同的量子位元作为不同像素”。

今后研究人员将尝试使用不同的物质以进一步增加讯息存储的持续时间。

该研究论文题为" Taming light with cold atoms",已发表在《物理世界》期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2058-7058/14/9/30

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