Valo muuttui aineeksi, sitten pysähtyi ja siirtyi

muuntamalla valon aineeksi ja sitten takaisin, fyysikot ovat ensimmäistä kertaa pysäyttäneet valopulssin ja käynnistäneet sen sitten uudelleen pienen matkan päässä. Tämä ”kvanttimekaaninen taikatemppu” tarjoaa ennennäkemättömän hallinnan valolle, ja sillä voisi olla sovelluksia valokuituviestinnässä ja kvanttitietojen käsittelyssä.Harvardin yliopiston professori Lene Hau selittää, miten hän pysäyttää valon yhdestä paikasta ja sitten hakee ja nopeuttaa sitä täysin erillisessä paikassa. (Valokuva: Justin Ide/Harvard News Office) Kvanttiverkoissa verkon yli optisesti välitetty informaatio muutetaan materiaksi, käsitellään ja muutetaan sitten takaisin valoksi. Harvardin yliopiston fyysikot toivovat, että heidän löytönsä voisi tarjota tähän mahdollisen tavan, sillä ainetta, toisin kuin valoa, voidaan helposti manipuloida. Heidän havaintonsa julkaistiin tällä viikolla Nature-lehdessä.
”osoitamme, että voimme pysäyttää valopulssin ylijäähtyneessä natriumpilvessä, tallentaa sen sisältämät tiedot ja sammuttaa sen kokonaan, vain reinkarnoidaksemme pulssin toisessa pilvessä kahden millimetrin kymmenesosan päässä”, sanoi Lene Vestergaard Hau, Mallinckrodtin fysiikan ja sovelletun fysiikan professori Harvardin humanistisessa tiedekunnassa ja Teknillisessä korkeakoulussa.
Harvardin yliopiston fyysikoiden kehittelemässä ”kvanttimekaanisessa taikatempussa” valopulssi sammutetaan yhdessä ultracold-atomipilvessä (violetti), muutetaan aineeksi ja sitten elvytetään toisessa ennen kuin sen annetaan poistua toisesta pilvestä alkuperäisessä tilassaan. (Kuva kohteliaisuus Sean R. Garner) tämä on toinen virstanpylväs Hau valon manipulointi. Vuonna 1998 hän hidasti valoa, joka kulkee vapaassa avaruudessa nopeudella 186 000 mailia sekunnissa, vain 38 mailia tunnissa ultracold-atomipilvessä. Einstein ja muut ovat esittäneet teorian, jonka mukaan valon nopeutta vapaassa avaruudessa ei voi muuttaa. Kaksi vuotta myöhemmin hän pysäytti valon kokonaan samanlaisessa pilvessä ja käynnisti sen sitten uudelleen muuttamatta sen ominaisuuksia. Hän sai näistä kokeista 500 000 dollarin MacArthur Foundation Fellowshipin (ns.
uusimmassa teoksessaan Hau ja hänen kanssakirjailijansa Naomi S. Ginsberg ja Sean R. Garner havaitsi, että valopulssi voidaan elvyttää ja sen informaatio siirtää kahden natriumatomipilven välillä muuntamalla alkuperäinen optinen pulssi kulkuaalloksi, joka on tarkka Materian kopio alkuperäisestä pulssista ja kulkee melassin kaltaisella 200 metrin tuntinopeudella. Aineen pulssi muuttuu helposti takaisin valoksi, kun se saapuu toiseen superjäähtyneistä pilvistä-jotka tunnetaan nimellä Bose-Einstein kondensaatit-ja valaistaan ohjauslaserilla.

”Bosen-Einsteinin kondensaatit ovat hyvin tärkeitä tässä työssä, koska näiden pilvien sisällä atomit tulevat vaiheittain lukittuneiksi menettäen yksilöllisyytensä ja itsenäisyytensä”, Hau sanoi. ”Bosen-Einsteinin kondensaatin atomien lock-step-luonne mahdollistaa sen, että ensimmäisen valopulssin informaatio voidaan toistaa täsmälleen toisen natriumatomipilven sisällä, jossa atomit toimivat yhdessä valopulssin elvyttämiseksi.”
Bosen-Einsteinin kondensaatissa-natriumatomien pilvessä, joka on jäähtynyt vain asteen miljardisosaan absoluuttisen nollapisteen yläpuolelle-valopulssi tiivistyy 50 miljoonan kertoimella menettämättä mitään siihen tallennettua informaatiota. Valo ajaa osan pilven noin 1,8 miljoonasta natriumatomista ”kvanttisuperpositiotiloihin”, joissa Matalaenerginen komponentti pysyy paikallaan ja korkeaenerginen komponentti kulkee kahden pilven välissä.Kaavio Harvardin tutkimuksen aikajänteestä. (Kuva: Naomi S. Ginsberg, Sean R. Garner ja Lena V. Hau) ensimmäisessä pilvessä pysäytetyn ja sammuneen valopulssin amplitudi ja vaihe painautuvat tähän matkaavaan komponenttiin ja siirretään toiseen pilveen, jossa talteen otettu tieto voi luoda uudelleen alkuperäisen valopulssin.
aika, jolloin valopulssi muuttuu materiaksi ja materiapulssi eristetään lauhdepilvien väliin, voisi tarjota tiedemiehille ja insinööreille houkuttelevan uuden ikkunan optisen informaation ohjaamiseen ja manipulointiin; tutkijat eivät voi nyt helposti hallita optista informaatiota sen matkan aikana, paitsi vahvistaa signaalia, jotta se ei haalistuisi. Hau: n ja hänen kollegoidensa uusi teos on ensimmäinen onnistunut koherentin optisen tiedon manipulointi.
”Tämä työ voisi tarjota puuttuvan linkin optisen informaation hallintaan”, Hau sanoi. ”Materian liikkuessa kahden Bosen-Einsteinin kondensaatin välillä, voimme vangita sen, mahdollisesti minuuteiksi, ja muokata sitä-muuttaa sitä-millä tavalla haluamme. Tällä uudella kvanttiohjauksen muodolla voisi olla sovelluksia myös kvanttitietokäsittelyn ja kvanttisalauksen kehittyvillä aloilla.”
tätä tutkimusta tukivat Air Force Office of Sponsored Research, National Science Foundation ja NASA.
Lisätietoja: www.Harvard.edu

viimeisin FOTONIIKKAMEDIASTA

  • koneoppimisen mahdollistava Nir Hyperspektral Imaging System IDs Hidden Tumors Feb 5, 2021
  • Donovan Leonard Named Physical Science Director for Microscopy Society of America Feb 5, 2021
  • Fraunhofer ILT, yhteistyökumppanit kehittävät korjaus-ja Laser-Pinnoitusprosessia Metallikomponenteille Feb 5, 2021
  • HORIBA Ranska avaa r &d site; HORIBA Acquires Clinical Testing Solutions Provider Feb 5, 2021
  • Metalens Technology Startup Granted License for Flat Optics Innovations Feb 4, 2021
  • bpsa valitsee Qosinan toimitusjohtajan hallitukseen Feb 4, 2021

  • EKSMA Optics Opening New Facility Feb 4, 2021
  • Metasurface Tech mahdollistaa tehokkaamman optisen tallennuksen Feb 4, 2021

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.