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深度解讀

光速被“降服”:德科學家讓光停止60秒!

星之球激光 來源:騰訊2015-08-05 我要評論(0 )   

德國達姆施塔特大學研究人員通過玻色–愛因斯坦凝聚體成功將光速降低,并將其“困”在含有鐠元素的硅酸釔晶體中長達60秒,該技術的突破是實現(xiàn)量子通信的重要一步。

       據(jù)國外媒體報道,在愛因斯坦的相對論框架中,光速被認為是無法“超越”的,這個宇宙中的“極限速度”一直是科學家突破的目標,如果我們無法實現(xiàn)超光速運行,那么是否可以將光速減慢?來自德國達姆施塔特大學的研究人員成功將光“困”在晶體中長達60秒,該技術是實現(xiàn)并提高量子通信技術的關鍵一步。
  哈佛大學的科學家們此前已經(jīng)成功將光“限速”,并再次恢復光的速度,但是哈佛的實驗只將光速限制在千分之一秒內(nèi),光速被限制后僅為48公里每小時(38英里每小時)
  宇宙真空環(huán)境中傳播速度最快的光也無法逃脫人類的控制,特殊的晶體介質(zhì)將光的速度降低,并徹底讓它“停止”,來自英國圣安德魯斯大學科學家托馬斯·克勞斯認為一分鐘對于控制光速的實驗而言已經(jīng)是非常非常長了,這是一個重要的里程碑!
  哈佛大學的科學家們此前已經(jīng)成功將光“限速”,并再次恢復光的速度,但是哈佛的實驗只將光速限制在千分之一秒內(nèi),光速被限制后僅為48公里每小時(38英里每小時)
  早在1999年,哈佛大學的物理學家LeneVestergaard使用接近絕對零度的超流性氣態(tài)原子云成功將一受控光束的速度降低至每秒17米,兩年后將光速受控停止在一個時間區(qū)間內(nèi)。光速是目前宇宙真空環(huán)境中的“極限速度”,愛因斯坦相對論不允許物體的運動速度超過光速,光的速度為每秒186,282英里,確切說只要1.2862秒就能抵達月球。
  為了使宇宙速度最快的光“停止”下來,德國科學家使用了一種被稱為電磁感應透明效應(EIT)技術,通過量子相干效應使得光原子共振吸收頻率上變得透明,在EIT形成的頻譜上,只有一定頻率范圍內(nèi)存在透明和不吸收的通道,因此德國科學家在設計實驗過程中需要對光脈沖的頻寬進行控制。事實上,電磁感應透明效應是三能級系統(tǒng)中量子干涉的結(jié)果,其光譜理論計算通常是利用基于原子密度矩陣的光學布拉赫方程式。
  在本次實驗中,科學家將受控光速指向含有鐠元素的硅酸釔晶體,通過控制激光束調(diào)節(jié)晶體的透明態(tài)和不透明態(tài),使入射光束無法折射,最終在原子自旋的介入下控制光子攜帶的信息。此前也有相關實驗將受控光速注入低溫銣(87Rb)原子介質(zhì),達到降低光速的目的,利用偏極梯度冷卻法和壓縮式磁光陷阱增加受控原子團的密度。另外,哈佛–史密森天文物理中心也對該課題進行了研究,同樣采用玻色–愛因斯坦凝聚體原子團將光子攜帶的信息凍結(jié),速度開始降低,最終存儲時間達到1毫秒,這些實驗對量子通訊有著很大的意義。

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光速減速德國達姆施塔特大學量子通信技術
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