Cái mệnh danh nhà vô địch tốc độ trong vũ trụ đã bị các nhà khoa học làm cho dừng lại hoàn toàn trong thời gian lâu kỉ lục: một phút! Nghe có vẻ không lâu lắm nhỉ, nhưng thời gian đó ánh sáng sẽ truyền đi được khoảng 18 triệu km – tức hơn 20 vòng quanh mặt trăng.
“Một phút là rất, rất lâu,” phát biểu của Thomas Krauss tại trường Đại học St Andrews, nước Anh. “Đây thật sự là một cột mốc quan trọng.”
Ảnh: Dougal Waters/Getty:
Thành tựu này có thể cho phép truyền tải lượng tử an toàn trên những cự li xa.
Thông thường, ánh sáng chuyển động ở tốc độ 300 triệu m/s trong chân không, nhưng các nhà vật lí đã thành công trong việc làm chậm nó xuống 17 m/s vào năm 1999 và sau đó hai năm thì họ đã có thể làm dừng ánh sáng hoàn toàn, mặc dù chỉ trong một phần nhỏ của một giây. Hồi đầu năm nay, các nhà nghiên cứu sử dụng các nguyên tử lạnh đã làm dừng ánh sáng được trong 16 giây.
Để lập kỉ lục một phút, George Heinze cùng các đồng sự tại trường Đại học Darmstadt ở Đức đã chiếu một laser điều khiển vào một tinh thể mờ đục, đưa các nguyên tử của nó vào một chồng chất lượng tử của hai trạng thái. Sự chồng chất này làm cho nó trong suốt đối với một vùng hẹp tần số. Sau đó đội của Heinze làm dừng một chùm laser thứ hai đi vào tinh thể bằng cách tắt chùm laser thứ nhất và vì thế nó không còn trong suốt nữa.
Thời gian lưu trữ phụ thuộc vào sự chồng chất của tinh thể. Một từ trường tác dụng làm nó kéo dài hơn nhưng lại làm phức tạp cơ cấu laser điều khiển. Đội của Heinze đã sử dụng một thuật toán để “nhân giống” các kết hợp của nam châm và laser, mang đến cho họ một kết hợp bẫy được ánh sáng trong một phút.
Họ còn sử dụng cái bẫy trên để lưu trữ và sau đó hồi phục một ảnh gồm ba sọc kẻ. “Chúng tôi chứng minh bạn có thể in dấu thông tin phức tạp lên trên chùm tia sáng của bạn,” Heinze nói.
Thời gian lưu trữ ánh sáng hàng chục giây là cần thiết cho một dụng cụ gọi là bộ lặp lượng tử, nó sẽ làm dừng và sau đó phát lại các photon dùng trong truyền thông an toàn, bảo toàn trạng thái lượng tử của chúng trên những cự li xa.
Theo Heinze, người ta còn có thể thu được thời gian lưu trữ ánh sáng lâu hơn nếu dùng những tinh thể khác, và nhóm của ông đang tiếp tục khai thác vật liệu hiện nay của họ đến giới hạn vật lí của nó.
Tham khảo: Physical Review Letters, doi.org/m86
Theo New Scientist
