科學家把光「凍結」整整一分鐘!

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要說量子記憶體與訊息處理有甚麼重大突破的話,那就是德國研究人員凍結了宇宙中速度最快的東西:光。他們做出這樣破紀錄的事情長達一分鐘之久。

這聽起來有些不可思議,但千真萬確。之所以想要凍結光、讓它停滯在原來的位置,並不只是純粹的敬畏,而是為了確保它保持量子相干(coherence)性質(意即它信息的狀態),如此可能建構以光為基礎的量子記憶體。能夠將光線凍結越久,就運算而言則更好,也因此能允許在更長的距離裡有更安全的量子通信

不用說,凍結光線不是件容易的事 ,不是把光放進冰箱裡。光線是每秒移動3億公尺的電磁輻射,在一分鐘內,它可以行進約1100萬英里(1800萬公里)、或往返月球20趟。至少可以說,這是一個相當聰明又快速的媒介。

但可以讓光減速,甚至完全停止。事實上,研究人員曾利用冷原子保持光線靜止不動達16秒

在這個特殊的實驗中,研究人員Georg Heinze和他的團隊將光相干性轉換成原子相干性。他們利用量子干涉效應,使不透明介質(在這個情況裡指的是晶體)在小範圍的光譜內變成透明,這個流程稱之為電磁感應引發透明(electromagnetically induced transparency,EIT)。研究人員將雷射光(光的來源)打過這個晶體,傳送其原子至兩種狀態的量子疊加。然後第二光束關閉了第一道雷射,結果就看到晶體變透明。因此研究人解除疊加狀態,將第二道雷射光鎖在其中。

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研究人員將訊息以100微米長、有三條橫紋的照片形式儲存,之後並成功地擷取這些信息,證明了他們的成就。

物理學家Hugues de Riedmatten在物理評論(Physics Review)中有一篇相關的文章,”這比先前在原子氣體的演示的結果好了大約六個量級數,對於提供空間复用的長時間儲存量子記憶體,也出現了令人振奮的可能性,也就是說,可以儲存不同的量子位元作為不同像素。”

今後研究人員將嘗試使用不同的物質以進一步增加訊息儲存的持續時間。

在物理評論快報(Physical Review Letters)閱讀全文:閱讀在物理評論快報整個研究:”運用電磁感應引發透明停止光與圖像儲存長達一分鐘

Brit Lab解釋如何凍結光:

來源: The Mind Unleashed