Группа исследователей из университета Дармштадта (University of Darmstadt), Германия, преуспела в том, чтобы заставить свет остановиться на месте и оставаться в неподвижном состоянии в течение 60 секунд времени. В работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи описывают, как им удалось достичь этого и как подобная технология может использоваться в будущем для создания квантовых вычислительных устройств и систем квантовых коммуникаций.

Череда научных исследований и экспериментов, приведших к столь экзотическому результату, началась в 1999 году, когда одной группе исследователей удалось замедлить свет до скорости 17 метров в секунду.

Это привело к тому, что в 2001 году другая группа ученых-физиков сумела полностью остановить свет, правда на очень короткий промежуток времени, длившийся доли секунды. Несколько месяцев назад еще одному научному коллективу удалось остановить свет на 16 секунд, а недавно, группа ученых из Германии остановила свет на одну минуту.

Остановка света и удержание его на одном месте является важным шагом на пути создания квантового ретранслятора, одного из необходимых компонентов будущих квантовых вычислительных систем и квантовых коммуникационных каналов.

Этот ретранслятор позволит сохранить какое-то время данные, закодированные в фотонах света, и повторно прочесть эти данные позже, проверяя целостность данных, уже переданных через квантовый коммуникационный канал.

Для остановки света ученые использовали кристалл из специального материала, который не пропускает свет в нормальном состоянии. Охладив этот кристалл до сверхнизкой температуры, ученые, с помощью луча лазерного света перевели все атомы его вещества в состоянии квантовой суперпозиции, в состояние, когда они одновременно могут и не могут пропускать через себя фотоны света определенной длины волны.

После этого они запустили другой луч лазерного света сквозь кристалл и отключили его «прозрачность». Фотоны света, находившиеся внутри кристалла, попали в ловушку и сохранялись внутри нее в течение 60 секунд. Используя такой же метод, ученым удалось поймать в ловушку и продержать в ней указанное время три разных луча света, утроив количество информации, хранимой в ловушке.

Исследователи из Германии не собираются останавливаться на достигнутом результате. Их дальнейшие усилия будут направлены на то, чтобы увеличить время «задержания» фотонов света внутри кристалла-ловушки, оставляя, при этом, нетронутым квантовое состояние этих фотонов, а значит и квантовую информацию, записанную в эти фотоны.

Помимо этого, будут проведены исследования других материалов, кристаллы из которых могут выступить в качестве фотонной ловушки при обычной комнатной температуре, что позволит использовать их в квантовых компьютерах, которые рано или поздно появятся на рабочем столе каждого человека.