中国再创奇迹，科学家成功将光“封印”一小时，打破世界纪录
光速是目前已知自然界中最快的速度，想要把它留住，其难度是非常大的。曾在2013年的时候，德国达姆施塔特大学研究人员利用掺镨硅酸钇晶体，成功地让光停住并储存了60秒，这一成果轰动世界，也让光存储从想象开始成为了现实。
但纪录终究会被刷新，近日，我国科学技术大学郭光灿院士团队成功地将光“封印”在特殊晶体中，而1小时后放出来的光，还是“活”的！光的相位存储“保真度”高达96.4±2.5%。此举被国际科学界誉为巨大的成就，这代表着我国在这一领域完全走在了世界最前列。
那么这么牛的科技，是如何实现的呢？首先来简单概括一下这个实验成果，郭光灿院士团队的李传锋、周宗权课题组，一直致力于晶体的固态量子存储实验研究，此次他们把一个600米的光脉冲，让它停下来，并存储到一个5毫米厚的晶体中，过一个小时后再把它取出来，取出后它的相位、偏振等状态信息还保存得很好。
我们再来了解几个术语，以方便更好地了解实验过程：
光场：指光在每一个方向通过每一个点的光量。
光脉冲：就是光源按照一定时间间隔时断时续的发光。
激发：是在任意能级上能量的提升。
如何让光慢下来？
第一个解决的问题就是如何让光慢下来，甚至是静止下来。我们都知道光在真空中的速度为30万公里/秒，但在不同介质中光的速度是不一样的，而这个速度可以通过：光速除以介质的折射率得出。比如水的折射率是1.3，根据公式计算300000/1.3≈230000，那么光在水中的速度就约等于23万公里/秒。
基于这个原理，科研团队进行了人工调控折射率，使光在介质中的传输速度慢下来，而人工调控折射率关键在于介质材料的选择，本次实验中使用的材料为掺铕硅酸钇晶体（Eu3+:Y2SiO5）。
如何把光装进晶体中？
光脉冲的长度是由光脉冲的传输速度乘以光脉冲时间宽度决定的，而光脉冲的传输速度与折射率有关，科研团队在实验中将折射率上调了几十万倍，相当于光速被降低了几十万倍，光速变慢了，也就是把它等效的空间长度也被缩短了，短到这个长度足以放到5毫米的晶体中。
如何将光保存一个小时？
让光变慢是实验的第一步，第二步就是要让光停止。科研团队通过把光场的激发转变成了一群原子的激发，这些原子就像一个渔网一样把这些光子给捕获住了，而原子是在晶体里面，它们被牢牢的束缚住，只能在晶体里面来回震荡，但是不能离开晶格当中的位置，用这样的方法就将光场给牢牢抓在晶体里面了。
把光留住具体有什么用？
光是现代信息传输的基本载体，光纤网络已遍布全球。光的存储在量子通信领域尤其重要，因为用光量子存储可以构建量子中继，从而克服传输损耗建立远程通信网。另一种远程量子通信解决方案是量子U盘，即把光子保存起来，通过运输U盘来传输量子信息，类似我们现在使用的普通U盘一样。
科技的发展关系到一个国家的兴衰，乃至全人类的命运。如今，我们中国在各个领域都取得了很大的进步，甚至是世界领先，看着祖国不断地变得繁荣昌盛，这是每一个身为中国人都感到自豪的事情，祝愿祖国再创佳绩！
近期热门内容
↓点击标题即可查看↓