6月18日消息,据媒体报道,光线是目前宇宙中传播速度最快的,在空气和真空中,光速接近每秒30万千米。但在通过某些透明介质时,比如水或者玻璃,由于折射的关系,光速会稍微减慢,这种减速极其有限,这一过程根本不可能被人们感知。

科学家希望通过类似的效应来拦截、捕获并重新释放光,这是研制量子中继器的重要步骤,也是未来打造强大量子计算机以及构建长距离量子通信的基础。光的传播速度不仅能够被极大地降低,甚至还可以让光停下,停留的时间也从最初的转瞬即逝,逐渐延长到以秒来衡量。德国的科学家更是创下纪录:他们利用一种特殊晶体作为介质,将光“拘留”在内,时间持续了整整一分钟。
德国达姆施塔特大学的研究人员打破“分钟屏障”,他们用一种更为稳定的介质来取代由电磁场保持的超冷原子云,这种介质是一种不透明的晶体,但激光照射可暂时将其变得透明,而光就在这种晶体中静止了60秒。
德国研究人员选择的是低温下掺有镨的硅酸钇不透明晶体,其拥有一种特性——电磁诱导透明效应,有此效应的介质不会吸收某特定频率的光,该介质在这一频率的光下是透明的。
他们将一束控制激光射向晶体,触发晶体内部量子级别的反应,使晶体变得透明。随后,他们用第二束光照射透明的晶体,接着关闭控制激光束,让晶体变回不透明状。这不仅使第二束光被捕获在晶体中,而且由于晶体不透明,第二束光无法发生折射,这束光线的传播停止了。
研究人员开启控制激光束,将被捕获在晶体中的光线重新释放出来,原子自旋激发也就重新释放给光子。这些原子自旋激发可以保持相干性的时间为一分钟左右,之后释放出的光脉冲就失真了。
从本质上说,这项成果使光存储成为可能,即光线有望作为存储和恢复数据的介质。量子计算机可以利用单个原子的量子态来存储数据,但原子的量子相干性很容易受到背景噪音的干扰,而用光子的量子态,也就是用一束光的电磁场来存储数据,会使通过光纤网络传输量子编码的数据更加容易,从而为远程量子通信网络的建立提供保障。
德国研究团队表示,此次所用晶体材料的潜力已经发挥到了极限,如果改用其他材料,比如掺有铕的硅酸钇,再加上特定的磁场,数据存储的时间将有可能延长得更久。