Ερευνητές στη Γερμανία κατάφεραν να ακινητοποιήσουν το φως για ένα ολόκληρο λεπτό, το οποίο αποτελεί καινούριο ρεκόρ ακινησίας!
Το ταχύτερο πράγμα στο σύμπαν έχει έρθει σε πλήρη στάση για ένα λεπτό, το οποίο είναι ρεκόρ. Σε φουλ ρυθμούς, το φως θα ταξιδέψει περίπου 18.000.000 χιλιόμετρα σε αυτό το διάστημα – που αντιστοιχεί σε πάνω από 20 ταξίδια μετ 'επιστροφής στο φεγγάρι.
«Ένα λεπτό είναι πολύ πολύ μεγάλο», λέει ο Thomas Krauss του Πανεπιστημίου του St Andrews, της Μεγάλης Βρετανίας. «Αυτό είναι πράγματι ένα σημαντικό ορόσημο.".
Το επίτευγμα αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει τις ασφαλείς κβαντικές επικοινωνίες να εργαστούν σε μεγάλες αποστάσεις.
Ενώ το φως ταξιδεύει λίγο κάτω από τα 300 εκατομμύρια μέτρα το δευτερόλεπτο στο κενό, οι φυσικοί κατάφεραν να το επιβραδύνουν σε μόλις 17 μέτρα ανά δευτερόλεπτο το 1999 και δύο χρόνια αργότερα να σταματήσει εντελώς, αν και μόνο για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Νωρίτερα αυτόν τον χρόνο, ερευνητές το ακινητοποίησαν για 16 δευτερόλεπτα, χρησιμοποιώντας ψυχρά άτομα.
Πως έσπασαν το φράγμα
Για να σπάσει το φράγμα του ενός λεπτού, ο George Heinze και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Darmstadt στη Γερμανία, έριξαν λέιζερ ελέγχου σε ένα αδιαφανές κρύσταλλο, στέλνοντας τα άτομά του σε μια κβαντική υπέρθεση των δύο καταστάσεων. Αυτή η κατάσταση το έκανε διαφανές για ένα στενό εύρος συχνοτήτων. Η ομάδα του Heinze στη συνέχεια σταμάτησε μία δεύτερη δέσμη λέιζερ η οποία εισήλθε στον κρύσταλλο με το σβήσιμο του πρώτου λέιζερ και ως εκ τούτου έπαψε το υλικό να είναι διαφανές.
Για να σταματήσουν το φως οι φυσικοί χρησιμοποίησαν έναν κρύσταλλο σαν το γυαλί που περιείχε μια μικρή συγκέντρωση ιόντων από το στοιχείο Πρασεοδύμιο (Pr).
Ο χρόνος αποθήκευσης του φωτός, εξαρτάται από την κβαντική υπέρθεση του κρυστάλλου με τη βοήθεια του λέιζερ ελέγχου. Εφαρμόζοντας ένα μαγνητικό πεδίο αυτό μπορεί να επεκτείνει τον χρόνο της αποθήκευσης, αλλά περιπλέκει τη διαμόρφωση λέιζερ ελέγχου. Η ομάδα Heinze χρησιμοποίησε έναν αλγόριθμο για να "γεννήσει" συνδυασμούς για το μαγνήτη και το λέιζερ, οδηγώντας τους σε ένα το οποίο παγίδευσε το φως για ένα λεπτό.
Χρησιμοποίησαν επίσης την παγίδα αυτή, για να αποθηκεύσουν και στη συνέχεια να ανακτήσουν μια εικόνα που αποτελείται από τρεις λωρίδες. «Δείξαμε ότι μπορείτε να αποτυπώσετε πολύπλοκες πληροφορίες στη φωτεινή σας δέσμη», λέει ο Heinze.
Οι δεκάδες των δευτερόλεπτων της αποθήκευσης του φωτός που χρειάζονται για μια συσκευή που ονομάζεται κβαντικός αναμεταδότης (quantum repeater), ο οποίος θα σταματά και στη συνέχεια θα επανεκπέμπει τα φωτόνια που χρησιμοποιούνται σε ασφαλείς επικοινωνίες, για τη διατήρηση της κβαντικής κατάστασής τους σε μεγάλες αποστάσεις.
«Θα πρέπει ακόμη να είναι δυνατόν να επιτευχθεί μεγαλύτεροι χρόνοι αποθήκευσης του φωτός με τη χρήση άλλων κρυστάλλων» , λέει ο Heinze, «καθώς έχουν ωθηθεί τα υλικά με τη σημερινή τους μορφή, κοντά στο φυσικό τους όριο.».
New Scientist, Physical Review Letters
«Ένα λεπτό είναι πολύ πολύ μεγάλο», λέει ο Thomas Krauss του Πανεπιστημίου του St Andrews, της Μεγάλης Βρετανίας. «Αυτό είναι πράγματι ένα σημαντικό ορόσημο.".
Το επίτευγμα αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει τις ασφαλείς κβαντικές επικοινωνίες να εργαστούν σε μεγάλες αποστάσεις.
Ενώ το φως ταξιδεύει λίγο κάτω από τα 300 εκατομμύρια μέτρα το δευτερόλεπτο στο κενό, οι φυσικοί κατάφεραν να το επιβραδύνουν σε μόλις 17 μέτρα ανά δευτερόλεπτο το 1999 και δύο χρόνια αργότερα να σταματήσει εντελώς, αν και μόνο για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Νωρίτερα αυτόν τον χρόνο, ερευνητές το ακινητοποίησαν για 16 δευτερόλεπτα, χρησιμοποιώντας ψυχρά άτομα.
Πως έσπασαν το φράγμα
Για να σπάσει το φράγμα του ενός λεπτού, ο George Heinze και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Darmstadt στη Γερμανία, έριξαν λέιζερ ελέγχου σε ένα αδιαφανές κρύσταλλο, στέλνοντας τα άτομά του σε μια κβαντική υπέρθεση των δύο καταστάσεων. Αυτή η κατάσταση το έκανε διαφανές για ένα στενό εύρος συχνοτήτων. Η ομάδα του Heinze στη συνέχεια σταμάτησε μία δεύτερη δέσμη λέιζερ η οποία εισήλθε στον κρύσταλλο με το σβήσιμο του πρώτου λέιζερ και ως εκ τούτου έπαψε το υλικό να είναι διαφανές.
Για να σταματήσουν το φως οι φυσικοί χρησιμοποίησαν έναν κρύσταλλο σαν το γυαλί που περιείχε μια μικρή συγκέντρωση ιόντων από το στοιχείο Πρασεοδύμιο (Pr).
Ο χρόνος αποθήκευσης του φωτός, εξαρτάται από την κβαντική υπέρθεση του κρυστάλλου με τη βοήθεια του λέιζερ ελέγχου. Εφαρμόζοντας ένα μαγνητικό πεδίο αυτό μπορεί να επεκτείνει τον χρόνο της αποθήκευσης, αλλά περιπλέκει τη διαμόρφωση λέιζερ ελέγχου. Η ομάδα Heinze χρησιμοποίησε έναν αλγόριθμο για να "γεννήσει" συνδυασμούς για το μαγνήτη και το λέιζερ, οδηγώντας τους σε ένα το οποίο παγίδευσε το φως για ένα λεπτό.
Χρησιμοποίησαν επίσης την παγίδα αυτή, για να αποθηκεύσουν και στη συνέχεια να ανακτήσουν μια εικόνα που αποτελείται από τρεις λωρίδες. «Δείξαμε ότι μπορείτε να αποτυπώσετε πολύπλοκες πληροφορίες στη φωτεινή σας δέσμη», λέει ο Heinze.
Οι δεκάδες των δευτερόλεπτων της αποθήκευσης του φωτός που χρειάζονται για μια συσκευή που ονομάζεται κβαντικός αναμεταδότης (quantum repeater), ο οποίος θα σταματά και στη συνέχεια θα επανεκπέμπει τα φωτόνια που χρησιμοποιούνται σε ασφαλείς επικοινωνίες, για τη διατήρηση της κβαντικής κατάστασής τους σε μεγάλες αποστάσεις.
«Θα πρέπει ακόμη να είναι δυνατόν να επιτευχθεί μεγαλύτεροι χρόνοι αποθήκευσης του φωτός με τη χρήση άλλων κρυστάλλων» , λέει ο Heinze, «καθώς έχουν ωθηθεί τα υλικά με τη σημερινή τους μορφή, κοντά στο φυσικό τους όριο.».
New Scientist, Physical Review Letters
RSS Feed
