|  | 13 апреля 2015 | Информационные технологии

Создано оптическое волокно, способное затормозить скорость распространения света в нем

Оптическое волокно


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.

Квантовый Интернет


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".




Ключевые слова:
Оптическое, Стеклянное, Волокно, Свет, Скорость, Замедление, Атом, Цезий, Фотон, Поглощение, Излучение, Свойства

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые выяснили, что скорость света в вакууме является далеко не постоянной ...
  • Ученые впервые осуществили передачу данных с помощью закрученного света чер ...
  • Разработан один из важных стандартных блоков "квантового Интернета" будущ ...
  • Установлен новый рекорд в области квантовых коммуникаций - время удержания ...
  • Физики из Университета Майнца разработали квантовый интерфейс между фотонам ...




  • 13 апреля 2015 12:52
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3782
    затормозить скорость распространения света

    Название не соответствует действительности. В реальности скорость света не меняется, он лишь "останавливается" на короткое время.


    --------------------
        
    13 апреля 2015 20:31
    #2 Написал: Akronix

    Публикаций: 0
    Комментариев: 90
    А как же поспорить о скорости света, которая может изменятся )))
        
    14 апреля 2015 00:38
    #3 Написал: smpdv

    Публикаций: 0
    Комментариев: 51
    А зачем его замедлять?
        
    14 апреля 2015 17:41
    #4 Написал: yg2005

    Публикаций: 0
    Комментариев: 104
    Эйнштейна в студию))) Получается, научились управлять временем в какомто смысле?
    Если так, то шиккрные перспективы получаются.
        
    15 апреля 2015 07:00
    #5 Написал: kt315b

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Написано же-переизлучение.Это как кирпич передавать по цепочке-передают быстро,размышляют долго
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.