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:科普中国
制作人:中国科学院物理研究所科学交流协会
监制:
计算机网络信息中心慢光科学家
琳·维斯特加德·豪是丹麦物理学家1999年，她带领一个哈佛团队成功地用超流体将一束光减速到每秒17米。2001年，她能够完全冻结一束光。后来，在这些实验的基础上，她研究了光和物质之间的相互作用和转换，这对量子加密和量子计算具有重要意义。
5年11月13日出生于丹麦。他获得了丹麦奥尔胡斯大学的数学学士和硕士学位以及物理学博士学位。他后来在哈佛大学和附近的罗兰科学学院工作。郝在整个20世纪90年代的研究集中在可能减缓光速的过冷气体的发展上。她开创了冷却钠原子的技术，从而在温度非常接近绝对零度时，实现了一种叫做玻色-爱因斯坦凝聚的新物质形式。正是在这个玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中，她和她的团队成功地减缓和冻结了光束，并实现了光场中信息的存储和处理
让我们看看Lene Hau做了什么。玻色-爱因斯坦凝聚
玻色-爱因斯坦凝聚
实验玻色-爱因斯坦凝聚，上图中的峰值表示大多数粒子集中在一种状态。
减慢甚至冻结光束的理论部分从玻色和爱因斯坦开始玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)是一种气态超流态的物质，当玻色子原子冷却到接近绝对零度时会表现出来。20世纪20年代，年轻的印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色和科学巨子阿尔伯特·爱因斯坦预言，当玻色子原子系统被冷却到临界温度以下时，几乎所有的原子都会聚集成能量最低的量子态，从而根据玻色自己对光子的统计力学研究形成一个全新的相态。
根据量子力学的基本规则——测不准原理，粒子的动量(或速度)越精确，其位置就越不精确，反之亦然精确到零度时(实际上从未达到)，粒子的动量为零，即精确值。这意味着粒子的位置高度不确定处于极低温度的玻色子原子由于其极小的动量而具有非常不确定的位置，并且它们的占据体积大大增加。原子的波函数重叠并合并成玻色-爱因斯坦凝聚态。
玻色-爱因斯坦凝聚很难理解和形成。直到1995年，科学家才意识到第一个“纯”玻色-爱因斯坦凝聚它有许多非常有趣的特点，从中引申出许多神奇而深刻的研究。例如，它们可能具有异常高的光密度差。利用激光可以改变玻色-爱因斯坦凝聚体的原子状态，使它们的折射率在一定频率下突然增加，从而使光束在其中的速度会突然下降，甚至达到每秒几米。琳·豪和她的团队利用这个特性来减缓和冻结光束。
减慢并冻结光束
4，Lene Hau和他的合作者设计并制造了一种巧妙的原子光束光源该装置可以通过加热熔化和蒸发金属钠，然后将蒸发的热钠原子从针孔装置注入冷却装置。冷却装置主要由激光束组成。钠原子在室温下高速运动，但是当它们被来自三个方向的激光束轰击时，它会失去能量并减速冷却。通过一系列复杂的过程，Lene Hau能够在极低的温度下成功捕获一批钠原子。整个冷却过程大约需要38秒钟，钠原子云可以被冷却到几纳克(K:绝对温度标准单位)的温度，这是一个非常低的温度，远低于自然界的任何温度。在这个温度下，钠原子云凝结形成玻色-爱因斯坦凝聚一旦
产生玻色-爱因斯坦凝聚，郝将把与低温原子云共振的耦合激光束引向原子团，使原子云和激光中的光子“纠缠”在一起，就好像它们是同一个实体Hau然后从不同的方向将另一个探测脉冲激光束重新进入系统。一些探测光可以穿过原子云，但是它的速度只有真空中光速的2000万倍。郝在1999年发表的一篇文章中成功地实现了这一过程，将光束的速度降低到大约每秒17米。两年后，她成功地冻结了一束光光场信息的存储和处理2007年，郝的团队进行了进一步的实验他们首先冻结了一束光当光脉冲被完全压缩并包含在低温原子云中时，团队突然关闭了耦合激光器。低温原子云的特性发生了变化，这使得光脉冲无法穿过低温原子云并被困在其中。当它们再次打开耦合激光器时，原始光脉冲将从低温原子云中释放出来。在低温原子云中，光脉冲被压缩了大约5000万倍，但是存储在其中的任何信息都不会丢失因此，信息从光信号转移到物质中进行存储
另外，两个低温原子云之间有一个行波，它可以准确地将初始光脉冲的信息复制并传输到下一个低温原子云。当物质波在原子云之间传播时，速度约为每小时200米，在此期间，人们可以捕捉它们，并以我们想要的任何方式重塑和改变它们。
“这项工作可能提供控制光学信息的新方法，并将其应用于量子信息处理和量子密码学，”郝说。“有一天，缓慢或冻结的光可能会在量子计算机中闪耀，量子计算机用光子代替电子来携带和处理信息。”
