Dániel, Daniella
17 °C
30 °C

Máshol indították újra a megállított fényt

2007.02.09. 16:03
A Harvard Egyetem fizikusainak először sikerült atomi másolatot készíteniük a fényről. A fényt megállították, és a másolatát felhasználva máshol indították újra. A felfedezés a későbbiekben segíthet a ma még csak koncepció szintjén létező kvantumszámítógépek fejlesztésekor.

A nem mindennapi kvantummechanikai bűvészmutatványt Lene Vestergaard Hau professzor és csapata vitte véghez, és a Nature című tudományos magazin legutóbbi számában közöltek róla részleteket.

A lézer megáll

Hau és kollégái már korábban is értek el sikereket hasonló területen. 1999-ben például sikerült az egyébként 300 ezer km/s sebességgel száguldó fényt egy szuperhideg közegben, az úgynevezett Bose-Einstein kondenzátumban 60 km/h-ra lassítaniuk. 2001-ben ennél is tovább mentek: teljesen megállították a fényt, majd újra elindították. A mostani felfedezés ezen az eredményen csavar egyet: a fényt nem abban a közegben indították újra, ahol megállították.

A tudósok azt használták ki, hogy a fény és az atomok máshogy viselkednek a Bose-Einstein kondenzátumban. Hau professzor és csapata nátriumatomokat hűtött abszolút nulla foknál (mínusz 273 Celsius-fok) csak töredék fokokkal valamivel melegebbre, így hozott létre Bose-Einstein kondenzátumot. Ebben a közegben az atomok kevésbé önállóan viselkednek – ennek érzékeltetésére jellemző példa egy focimeccs szurkolói tömege. A szurkolók általában külön mozognak, integetnek, ez jelképezi az atomok normál viselkedését. Néha azonban a tömeg összeáll és együtt mozog, "mexikói hullámzást" produkál – ez volna az atomok viselkedése a Bose-Einstein kondenzátumban. (A kondenzátumot leíró tudósok egyébként 2001-ben megkapták a fizikai Nobel-díjat.)

Lene Vestergaard Hau, aki megállította a fényt (kép: physicscentral.com)

Fénymásolás

Hauék ezúttal 24 km/h-ra lassították a kondenzátumba irányított lézerfényt. A hideg kondenzátumba hatoló fény átrendezte az atomokat, és ezt az állapotot a tudósok egy második, "kontroll" lézerrel rögzítették. A kondenzátum atomjai a két lézer kikapcsolása után is őrizték az első lézer jellemzőit, karakterisztikáját – gyakorlatilag anyagi másolat készült a fényről. A fizikusok ezután a kontroll-lézerrel egy másik kondenzátumban is létrehozták a másolatot. Az atomok a rögzített fénynek megfelelően rendeződtek el, és "emlékeztek": a fény létrejött a második kondenzátumban, igaz, az eredetinél jóval gyengébb intenzitással.

A fényről készült atomi másolat az információtárolás egy módja lehet, és a felfedezés segíthet a jövőbeli kvantumszámítógépek fejlesztésében. Ezek a szerkezetek ma még csak koncepcióként léteznek, de mivel a szakértők szerint a fény atomi másolata könnyebben kezelhető lenne, mint maga a fény, a harvardiak kísérlete komoly előrelépésnek számít. A felfedezés a kvantumtitkosítás területén is hasznosítani lehet.