Сегодня побиты все предыдущие рекорды в области остановки света.
Пучок фотонов удалось задержать на целую минуту: за это время он бы
двадцать раз успел слетать к Луне и обратно. Команда учёных из
университета Дармштадта (Technischen Universität Darmstadt)
провела эксперимент с двумя лучами лазера и кристаллом, прозрачность
которого можно было регулировать. Технология, которую они применили,
называлась электромагнитно-индуцированной прозрачностью (electromagnetically induced transparency).
Георг Хайнце (George Heinze), Томас Хальфман (Thomas Halfmann)
и их коллеги взяли для эксперимента непрозрачный (то есть не
пропускающий свет вовсе) кристалл. Они охладили его до очень низкой
температуры и направили на него луч лазера. Лазер перевёл атомы
кристалла в состояние квантовой суперпозиции,
вследствие чего он стал прозрачным для света строго определённых
частот. Затем на кристалл направили другой луч лазера подходящей
частоты; он прошёл сквозь грань и попал вовнутрь, параллельно "выключив"
первый лазер и сделав кристалл вновь непрозрачным.
Время, которое свет проведёт "взаперти", зависит от квантовой
суперпозиции атомов кристалла. Увеличить длительность задержки света
можно при помощи магнитного поля, но в таком случае будет сложнее
контролировать конфигурацию лазера. Хайнце и его команда испробовали
множество разных комбинаций лазеров и магнитов, пока одна из них, в
конце концов, не дала нужного результата.
Чтобы доказать работоспособность технологии, физики также сохранили и воспроизвели изображение трёх горизонтальных полос.
"Таким образом мы наглядно показали, что сложную информацию, такую
как изображение, можно запечатлеть с помощью нашей методики", — говорили
Хайнце.
Достижение немецких физиков важно далеко не только для
фундаментальной науки. При помощи этой технологии можно будет создать
квантовый повторитель
— устройство, передающее сигналы из одного кабеля в другой без
маршрутизации или фильтрации пакетов. Квантовый повторитель сможет
останавливать и вновь испускать пучки фотонов, что необходимо для работы
квантовых сетей, простирающихся на большие расстояния по всему миру.
Для дальнейшего прогресса технологии необходимо повторить эксперимент
только уже с другим веществом, поскольку для использованного материала
минута — это предел возможностей.
О результатах эксперимента и его потенциальных практических применениях немецкие физики рассказали в своей статье, которая вышла в журнале Physical Review Letters.
Как видно, скорость светового потока может сильно варьироваться,
вплоть до "заморозки". Добавим, что бывало и так, что скорость светового
потока становилась отрицательной (вот уж до чего замысловата физика!). В
2006 году придать столь необычные свойства свету смогли физики университета Рочестера.
Заметим, что отрицательная скорость – это, по сути, обращение при
помощи соответствующих материалов светового потока вспять. Но не всё так
просто, как кажется: возвращается "горб" светового импульса.
В анимационном ролике ниже показано движение таких "горбов". Синим
пунктиром обозначены вход и выход из оптоволоконного канала. Красный
график иллюстрирует движение световых импульсов. На выходном конце ещё
до входа света в оптоволокно рождается пик-близнец, который успевает
вернуться и "аннулировать" пик ещё только входящего сигнала, в
результате чего общая скорость и становится отрицательной.
Также по теме:
Ученые остановили свет
Движение света по спирали увеличит пропускную способность Интернета
Ученый о преодолении скорости света: люди смогут послать сигнал в прошлое
Компьютер, который "думает" со скоростью света
Передача данных с помощью света может заменить Wi-Fi-сети
|