מדענים הצליחו “להקפיא” קרני אור למשך דקה שלמה

במה שיוכל להוות פריצת דרך משמעותית בתחומים של אחסון זיכרון קוונטי ועיבוד מידע, חוקרים גרמניים הצליחו להקפיא את הדבר המהיר בתבל: האור. ולא רק זאת – הם הצליחו לעשות זאת למשך דקה שלמה.

במה שיוכל להוות פריצת דרך משמעותית בתחומים של אחסון זיכרון קוונטי ועיבוד מידע, חוקרים גרמניים הצליחו להקפיא את הדבר המהיר בתבל: האור. ולא רק זאת – הם הצליחו לעשות זאת למשך דקה שלמה.

הסיבה בגינה מדענים מעוניינים “להחזיק” את האור במקומו היא על מנת להבטיח כי הוא משמר את תכונות הקוהרנטיות הקוונטית שלו (כלומר, מצב המידע שבו) וכך להשתמש בו על מנת לפתח זיכרון קוונטי מבוסס-אור. וככל שניתן יהיה לשמור על מצבו של האור יציב למשך זמן ארוך יותר, כך המצב יהיה יעיל יותר מבחינת התועלת שבו למחשוב קוונטי. בעקבות כך, ניתן יהיה להשתמש בתקשורת קוונטית מאובטחת יותר למרחקים ארוכים יותר.

למותר לציין כי עצירת האור אינה משימה של מה בכך – אי אפשר פשוט להכניסו למקפיא. קרני האור הינם קרינה אלקטרומגנטית המתקדמת במהירות של 300 מיליוני מטרים בשנייה. לדוגמה, במשך דקה שלמה האור מסוגל לעבור דרך של 18 מיליוני ק”מ, מרחק השווה למרחק של 20 מסעות לירח. יחד עם זאת, ניתן להאט את מהירותו של האור ואפילו לעוצרו לחלוטין. למעשה חוקרים הצליחו כבר לעצור את האור למשך 16 שניות בעזרת אטומים קרים. (קישורית לתקציר המאמר).

במסגרת המחקר הנוכחי, המדעןGeorg Heinze וצוות המחקר שלו המירו קוהרנטיות אופטית לקוהרנטיות אטומית. הם הצליחו לעשות כן בעזרת תוצא קוונטי ההופך תווך אטום – במקרה זה גביש – לתווך השקוף לקשת צרה של ספקטרום האור [תהליך המכונה “שקיפות מושרית אלקטרומגנטיות”, electromagnetically induced transparency (EIT)].

החוקרים כיוונו אלומת לייזר לעבר גביש כך שהאטומים שנפגעו מאלומה זו הועברו לסופרפוזיציה קוונטית של שני מצבים. בשלב הבא אלומה שנייה גרמה להפסקת הקרינה של אלומת הלייזר הראשונה וכתוצאה מכך לקבלת השקיפות. בצורה זו החוקרים הביאו לקריסת הסופרפוזיציה תוך לכידת אלומת הלייזר בגביש עצמו.

“התוצאות החדשות טובות יותר בכשישה סדרי גודל מניסויים קודמים שבוצעו בגזים אטומיים ובכך הן מציעות אפשרויות מרתקות לאחסון זיכרון קוונטי לזמן ממושך. בשלב הבא, החוקרים ינסו להשתמש בחומרים שונים על מנת להגביר עוד יותר את משך זמן האחסון של המידע הקוונטי. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Physical Review Letters [תקציר המאמר].

הידיעה על המחקר