Считавшееся ранее невозможным свершилось: движение светового луча удалось остановить на целую минуту. Немецкие исследователи из группы Томаса Хальфманна ранее смогли значительно снизить скорость света, а теперь они научились тормозить его полностью на значительное время. Эти эксперименты могут проложить путь к новому виду накопителей, основанных на квантовых эффектах.
Ученые уже провели практическое подтверждение работоспособности их технологии в качестве хранилища. Они передали на экспериментальную установку простое изображение – три горизонтальные полосы длиной 100 мкм. Они хранились в ней всю минуту, и его можно было прочитать. Достигнутый результат превзошел предыдущие на шесть порядков по величине картинки и открывает путь к накопителям, у которых квантовые биты отвечают отдельным пикселям.
Экспериментальная установка немецких ученых состояла из лазеров, а также кристалла из силиката иттрия, легированного добавкой Pr(3+Pr:Y2SiO5). Этот материал выбрали из-за большого времени жизни до того, как индивидуальный спин теряет свое возбуждение. Этот параметр устанавливает предел для времени хранения в кристалле остановленного света.
С помощью лазера ученые приводили кристалл в такое состояние, когда он становился прозрачным лишь для строго определенной частоты электромагнитного излучения. Последняя попадала в видимый спектр, то есть, была световым лучом. На этой же частоте работает второй лазер экспериментальной установки, который записывал информацию в кристалл. Затем ученые отключали первый лазер, и попавший в кристалл свет останавливался благодаря внешнему магнитному полю. Попавшие внутрь фотоны оказались в буквальном смысле «заморожены» в силикате иттрия на целую минуту.
Группа Хальфманна уже давно экспериментирует со скоростью света, которая в вакууме составляет около 300 тыс. км/с. Так в 1999 г. ученым удалось замедлить свет до 17 м/с. Для этого его пропускали сквозь охлажденные почти до абсолютного нуля (-273 градуса по Цельсию) атомы натрия. Через два года после этого им удалось остановить свет полностью, однако время паузы составило всего 10 микросекунд.
Следующий шаг ученых – заменить кристалл силиката иттрия с добавкой из Pr(3+Pr:Y2SiO5) на легирование сплавом Eu:Y 2SiO5. Этот материал имеет еще большее время релаксации спина – до нескольких дней, что позволит увеличить время хранения данных до нескольких десятков минут.
