0
3508
Газета Наука и технологии Интернет-версия

14.01.2004 00:00:00

Не линяет только лазерный зайчик

Тэги: лазер, свет, остановка


лазер, свет, остановка Излучение лазеров – самый удобный объект для исследований удивительных квантовых эффектов.
Фото Reuters

Похоже, нынешние физики-экспериментаторы восприняли знаменитую гетевскую строчку - "Остановись, мгновенье, ты прекрасно!" - именно как руководство к действию. Речь идет об экспериментах по записи световой информации. Остановить мгновенье - это буквально и означает остановить луч света. Или - поток фотонов. (Между прочим, гениальный автор "Фауста" - Гете сам себя называл "человеком глаз", а, пожалуй, самый известный труд из его 13-томного естественнонаучного наследия - "Учение о цвете".)

Агентство АР распространило информацию, которая вполне может претендовать на статус сенсации. Исследователи Гарвардского университета (США) разработали уникальную методику "остановки" света. Что должно немного греть национальное самолюбие - автором идеи и руководителем проекта стал наш соотечественник, выпускник Московского физико-технического института Михаил Лукин. Вот как он сам объяснил идею эксперимента.

"Представьте себе обычный луч, направленный на какой-нибудь предмет, - рассказывает Лукин. - Импульс света вступает во взаимодействие с атомами, они возбуждаются, излучают энергию. Потом она теряется - в виде тепла, свечения. Так вот, мы приготовили специальную среду из сверхохлажденных паров рубидия. Затем с помощью контрольного лазера сделали ее проницаемой для электромагнитных волн. На нее и был направлен импульс света. Когда он достиг среды, мы отключили контрольный лазер. Импульс замедлился до нуля, фотонов не стало. Но информация сохранилась внутри возбужденной сверхохлажденной среды. И если опять включить контрольный лазер, тот же импульс продолжит свое движение с прежней скоростью".

Просто и красиво! Буквально: созданы условия, при которых лазерный луч как бы отдает всю информацию о себе сверхохлажденным - причем с помощью лазерного же луча! - атомам рубидия. Эта информация хранится в таком состоянии некоторое время, а затем с помощью еще одного "касания" лазерным лучом вновь преобразуется в первоначальный луч света.

Но за этой простотой - глубокое понимание квантовомеханических закономерностей.

"Речь идет о мгновенной (наносекунды, 10-9 сек.) записи информации на квантовом уровне в среде, которая способна хранить эту информацию в течение секунды, - прокомментировал полученные данные в беседе с корреспондентом "НГ" крупнейший в мире авторитет по лазерной физике, руководитель Лаборатории лазерной спектроскопии Института спектроскопии РАН Владилен Летохов. - Это очень большое время в масштабе внутриатомных времен. Поэтому научный эксперимент профессора Лукина из Гарвардского университета в лаборатории, которая создана двумя научными гигантами - Гарвардским университетом и Массачусетским технологическим институтом, - имеет важное значение для квантовой и когерентной оптики и ее будущих применений в квантовых коммуникациях, квантовых компьютерах и т.д.".

Тут надо заметить, что "остановка лазерного света" - это условный термин. В научной литературе он обычно не употребляется. Ведь фотон - это элементарная частица с нулевой массой, и потому он движется безостановочно. Когда говорят об "остановке света", то в действительности имеют в виду такую запись информации о световом луче в специально приготовленном неравновесном состоянии вещества, которая позволяет по требованию извлечь эту информацию в первозданном виде, то есть полностью восстановить исходный световой луч при воздействии контрольного светового луча.

Профессор Летохов раскрыл и некоторые экспериментальные ноу-хау работы группы Михаила Лукина.

Специальной средой для "остановки света" служило облако глубоко охлажденных (до единиц микроКельвина) лазерным излучением атомов рубидия (Rb). На них и воздействовал первоначально контрольный лазерный луч, переводивший атомы Rb в так называемую суперпозицию квантовых состояний. Подобное состояние сохранялось в эксперименте Лукина в течение секунды, тогда как в обычных условиях подобное связанное (или, как говорят физики, - когерентное) состояние становится случайным уже в течение нано-пикосекунд (10-9 - 10-12 сек.). Но в ультрахолодных условиях разрушающее эту когерентность взаимодействие чрезвычайно ослаблено.

"Такого рода эксперименты стали возможны благодаря развитию физики ультрахолодных атомов, основанной на охлаждении атомов лазерным излучением, - подчеркивает профессор Летохов. - Ультрахолодная атомная среда после воздействия первоначального контрольного луча автоматически замедляет групповую скорость света (но не самих фотонов!) до ничтожно малых скоростей, что и создает иллюзию "остановки света".

Но что такое эта секундная "остановка" луча света? Вдумаемся. Да ведь это же не что иное, как реализованная в "железе" машина времени, способная вернуть нас назад во времени на целую секунду! Пока на секунду. Даже голографические фокусы бледно выглядят по сравнению с такой возможностью.

Естественно возникает вопрос: а можно ли "заморозить" световой луч на время большее, чем одна секунда? (Более строго: сколь долго может храниться когерентное состояние сверхохлажденной среды?) Ведь в случае положительного ответа - даже страшно представить себе! - зафиксированные, например, сегодня события, предметы, люди могли бы буквально оживать по нашему желанию через десятки, сотни, а может быть, и тысячи лет в своем первозданном виде.

"Законов, запрещающих это, нет, - подчеркнул в беседе с корреспондентом "НГ" Владилен Летохов. - Когерентность квантовых систем исчезает со временем, но потом она может восстанавливаться. Сейчас больше секунды хранить такое состояние нельзя, но я не могу утверждать, что это в принципе невозможно. Квантовая физика это не запрещает".

По мнению Летохова, на эксперименты по "остановке света" можно взглянуть, рассматривая всю почти двухвековую историю записи световой информации.

"В этом подходе, к которому относятся пионерские эксперименты профессора Михаила Лукина, можно мгновенно записывать абсолютно всю информацию о световом луче и столь же быстро, "по требованию" контрольного лазерного луча, - считывать эту информацию в виде полностью "восстановленного" первоначального лазерного луча, - считает Владилен Летохов. - Это можно условно интерпретировать как "остановку" или "затормаживание" света. Мне представляется, что такие исследования приведут в будущем к принципиально новым применениям в лазерной и атомной физике, в проблемах квантовой информации и квантовых компьютеров".


Комментарии для элемента не найдены.

Читайте также


Исполнение законов за решеткой зависит от тюремной инструкции

Исполнение законов за решеткой зависит от тюремной инструкции

Екатерина Трифонова

Заключенных будут по возможности отпускать на волю для платного лечения

0
658
Россия стала главным инвестиционным донором Евразийского экономического союза

Россия стала главным инвестиционным донором Евразийского экономического союза

Ольга Соловьева

Санкционное давление Запада изменило направление капвложений в ближнем зарубежье

0
781
Перед выборами коммунисты вспоминают об опыте большевиков

Перед выборами коммунисты вспоминают об опыте большевиков

Дарья Гармоненко

Партия интернационалистов разыгрывает этническую карту в ряде протестных регионов

0
663
Россия вписалась в глобальную тенденцию дефицита учителей

Россия вписалась в глобальную тенденцию дефицита учителей

Анастасия Башкатова

Цифровизация парадоксальным образом увеличила нагрузку на педагогов

0
750

Другие новости