Версия для слабовидящих
Создано оптическое волокно, способное затормозить скорость распространения света в нем Печать Email
Новости об инновациях
17.04.2015

Свет – это главный инструмент для современных оптических и квантовых коммуникаций. Но, его использование связано с одним большим неудобством, свет практически всегда распространяется со скоростью света и его практически невозможно удержать на какое-то время на одном месте. Однако, группа ученых из Венского технологического университета (Vienna University of Technology, TUV) продемонстрировала, что проблема со скоростью распространения света может быть решена не только в необычных квантовых системах, замедления скорости света можно достичь и в обычных оптоволоконных системах, используемых в настоящее время. А ключом к этому является волокно, в стекло которого внедрены примеси атомов некоторых химических элементов. И скорость распространения света в таком волокне снижается до значения в 180 километров в час.

Более того,

используя некоторые физические приемы, ученым удалось настолько замедлить свет, что он практически остановился. И эту технологию можно считать основой будущего квантового Интернета, в котором квантовая информация может передаваться на огромные расстояния за счет явления призрачной квантовой запутанности.

Скорость света в вакууме является одной из основополагающих физических констант и она составляет 300 миллионов метров в секунду. Но когда свет проходит сквозь какую-нибудь прозрачную среду, через стекло или воду, к примеру, его скорость немного снижается из-за взаимодействия света с материалом среды.

«Нам удалось сделать эффект замедления скорости света максимально сильным при помощи создания чрезвычайно сильного взаимодействия света с материей» – рассказывает профессор Арно Рошенбеутель (Professor Arno Rauschenbeutel), – «Скорость света в нашем волокне составляет всего 180 километров в час, его без труда обгонит любой самолет или скоростной пассажирский экспресс».

Новое оптоволокно, тормозящее свет, состоит из сверхтонкого стеклянного волокна, в которое добавлены атомы цезия. Когда атом цезия поглощает фотон света, он переходит из низкого энергетического состояния в более высокое при условии, что энергия фотона соответствует разнице энергий двух состояний атома. Через какое-то время атом возвращается в исходное состояние, излучая фотон света, который может двигаться в абсолютно произвольном направлении. В обычных условиях сам процесс переизлучения фотонов и направления их движения являются абсолютно неконтролируемыми.

20150409_4_2.jpg Рис. 1.

Поэтому венские ученые использовали свет еще одного лазера, который переводит возбужденный атом цезия в особое третье квантовое состояние.

«Взаимодействие между тремя квантовыми состояниями атома позволят избежать беспорядочности процессов поглощения и излучения фотонов. Вместо этого, квантовая информация, переносимая фотоном света, передается группе атомов способом, который мы можем полностью контролировать. И атомы могут хранить эту квантовую информацию в течение достаточно длительного времени. Другими словами, один фотон света превращается в возбужденное состояние группы атомов».

Через две микросекунды времени, за которое свет в обычных условиях преодолел бы половину километра, импульс света контрольного лазера побуждает возбужденные атомы цезия переизлучить фотоны света назад в оптоволокно. И самое главное заключается в том, что свойства переизлученных фотонов не отличаются от свойств фотонов, поглощенных атомами ранее.

Чередуя цепочку последовательности поглощения-излучения фотонов атомами, можно добиться того, что реальная скорость распространения света по оптическому волокну замедлится во много раз.

Возможность задерживать и хранить фотоны света, не нарушая их квантового состояния, является главным шагом для реализации квантовой передачи данных на большие расстояния.

«Законы квантовой физики позволяют нам организовать прямую связь между отправителем и получателем, что делает невозможным процесс подслушивания» – рассказывает профессор Рошенбеутель, – «И эти же законы квантовой физики определяют то, что никто не может вмешаться в квантовую связь без ее нарушения и без того, чтобы быть в этом уличенным».

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/sozdano-opticheskoe-volokno-sposobnoe-zatormozit-skorost-rasprostraneniya-sveta-v-nem

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта