突破性进展:澳大利亚科学家成功“冻结”光束长达1秒

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最近,澳大利亚国立大学的物理学家杰文·朗戴尔及其团队在《物理评论通讯》上发表了一项具有重大意义的研究成果。他们利用一种新型光陷阱技术,成功地将一束光脉冲“冻结”了整整1秒钟的时间,这一成就相较于之前的最长记录——1毫秒,实现了显著的进步。

为了实现光的“停驻”,研究人员采用了一种特殊设计的陷阱,其中的原子被冷却到极低温度,几乎达到了静止状态,所有原子都维持在同一量子态。

尽管这些原子通常会形成一个不透明的环境,但经过精确调整的激光可以在其中开辟一条通道,使得来自另一方向的光脉冲能够顺利通过。

当激光被切断时,陷阱重新变得不透明,从而将光脉冲困住;而当再次照射激光时,光脉冲便能继续前行。

这项技术的核心在于所谓的“量子冲突”,即通过原子与激光及光脉冲之间的相互作用来保存光脉冲的信息。

由于激光和光脉冲对原子的作用力相反,这导致原子进入了一种纠缠状态,即同时存在于两种不同的量子态之中。

即使原子吸收了光脉冲,在切断激光的情况下,光脉冲的信息依然保留在这些纠缠态中,只要原子的状态不变,光脉冲的信息就不会丢失。

过去的技术尝试只能短暂地维持这种状态约1毫秒,之后便会因为原子的移动而导致结构崩溃。

然而,这次科学家们借助掺有稀土元素镨的硅酸盐晶体构建了一个“超级光陷阱”。

由于该晶体为固态且镨元素具有出色的磁稳定性,这使得新陷阱能够在更长时间内稳定保存光脉冲信息,远远超越了以往基于气体或不够稳定的晶体材料制成的陷阱。

这项研究不仅标志着光学领域的一项重大突破,也为未来开发用于光计算机或量子计算机的存储设备提供了新的可能性。随着技术的发展,我们或许能够见证基于这种原理的新型存储解决方案的实际应用。


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