Jácint, Réka, Hetény2019. augusztus 17., szombat
Tudomány

Aki megállította a fényt – Michal Bajcsy a szenzációs kísérletről

2003.12.14.Admin
National Geographic Magyarország

A Harvard Egyetem kutatói a Nature legutóbbi számában mutatták be kísérletüket a fény lestoppolásáról. A kutatás egyik résztvevőjét a felfedezés jelentőségéről, és gyakorlati alkalmazásáról kérdeztük.

A fény megállításával kapcsolatos kutatásokban Michal Bajcsy a Harvard Egyetem hallgatójaként(!) vett részt.

A Szlovákiából a Harvardra került kutató szerkesztőségünk kérdéseire e-mailben elküldött válaszában hangsúlyozta, hogy bár az ő nevével kezdődött a Nature-ben megjelent cikk szerzőinek sora, a kutatócsoportot Mihail Lukin vezeti.

A napok alatt világhírűvé vált kísérlet elvégzésére pedig Axel André és Mikail Lukin közös cikke tett javaslatot, a Physical Review Letters egyik tavalyi számában. A felfedezéshez szükséges berendezés összeállítását Alekszandr Zibrov végezte, akinek a kísérletezésben meglévő tapasztalata, tudása, ismeretei nélkül – Bajcsy szerint – nem sikerült volna a kísérlet.

Az újdonság

De nézzük, miről is volt szó a fantasztikus kísérletben: a fény megállításával, lelassításával, megállításával évek óta próbálkoznak a kutatók. Két évvel ezelőtt ez már két, egymástól függetlenül dolgozó harvardi kutatóműhelynek is sikerült. Az egyik műhelyt a már említett orosz származású Mikhail Lukin vezette, a másikat a dán Lene Vestergaard Hau.

Ezekben a kísérletekben előbb elnyelették a fényt (az úgynevezett szignálimpulzust) egy gázzal, aztán útjára bocsátottak egy másik impulzust, amelyet a gáz engedett tovább.

A két évvel ezelőtti kísérletekben tehát még nem ugyanaz a szignálimpulzus hagyta el a gázt, mint amelyik „belement”. A mostani, legújabb felfedezés viszont, amely három tudós, Mihail Lukin, Michal Bajcsy és Alekszandr Zibrov nevéhez fűződik (legalábbis a BBC szerint, bármennyire is szerénykedett Bajcsy, lapunknak nyilatkozva), viszont már ugyannak a fényimpulzusnak a megállítását és továbbengedését jelenti. Lukin ezt úgy fogalmazta meg a CNN-nek adott nyilatkozatában, hogy „oly módon sikerült megállítaniuk a fényt, hogy nem vették el az összes energiáját”.

A kísérlet

A Bajcsyék által leírt kísérlet a PhysicsWeb internetes újság szerint az elektromágnesességgel indukált transzparencia (EIT) elvén alapul. Ez azt jelenti, hogy az elektromágneses úton gerjesztett rubídium gáz atomjai „átláthatóvá” válnak a fény számára. Mindezt két, egymással szemben a gázba eresztett kontroll-lézersugár segítségével érték el a tudósok.

Tették ezt azért, mert ezek a sugarak olyan interferenciát hoznak létre, amelyek csapdába ejtik a gyenge szignálsugarat, amely a kontrollok lekapcsolása után „sértetlenül” távozhat a gázból. E kísérletben a szignálsugárnak csak a holografikus, vagy ahhoz hasonló lenyomata marad meg a rubídium atomokon, nem vesznek el a fotonok a gázban.

Michal Bajcsy egy korábbi, a PhysicsWebnek adott nyilatkozatában a két kontrollsugár által alkotott interferencia-mintázatról elmondta: ez a struktúra parányi tükrök sokaságaként ide-oda veri vissza a fényt, és így tulajdonképpen csapdába ejti a szignálimpulzust. A „kis tükrökön” megmarad a szignál holografikus lenyomata, de nem a fotonok „ragadnak bele” a rubídium atomokba.

A kísérlet jelentősége

Amikor a kísérlet jelentőségéről kérdeztük, Bajcsy elmondta, hogy módszerük elsősorban a gyenge (halvány) fénysugarak, fényimpulzusok kölcsönhatásának vizsgálatában jelent új megközelítést. Ez a felfedezés aztán a fényimpulzus által hordozott információ feldolgozásában is újdonságokat hozhat magával.

Bajcsy szerint ugyanis a probléma eddig leginkább az volt, hogy a fényimpulzusok nem léptek kölcsönhatásba egymással. Ez általában és többnyire jó dolog, de vannak olyan pillanatok, amikor nagyon hasznos lenne, ha erős kölcsönhatás lépne fel közöttük. A fényimpulzust mozdulatlanul tartva viszont időt nyernek ahhoz, hogy a rubídium atomok katalizátorként működjenek közre, és közvetítsék a fényimpulzusok kölcsönhatásait.

Ami a gyakorlati felhasználást illeti, Bajcsy kitért arra, hogy mindez hosszabb távon a kvantumos információfeldolgozás (quantum information processing, QIP – erről az alábbiakban még szó esik majd) és a nagy távolságú információ-továbbítás számára lehet nagy jelentőségű, méghozzá úgy, hogy kicsi az esélye a „lehallgatásnak”.

A kutatás ugyancsak hozzájárulhat Bajcsy szerint a hagyományos száloptikás kommunikáció és adatfeldolgozás hatékonyságának javításához, minthogy ezek a fényt mint információhordozót használják fel.

Számítástechnikai alkalmazások?

A Harvardon végzett kísérlet nyomán rögtön az jutott az újságírók és a fizikusok eszébe, hogy a fény megállítása az elektromos áramhoz hasonlóan szabályozhatóvá teszi a fénysugarakat. Mindez nagy jelentőségű lehet a számítástechnikában, hiszen a jelenlegi komputerek azon az elven működnek, hogy folyik-e áram vagy nem. A nulla vagy egy, igen vagy nem eldöntésére eddig tehát csak az elektromos áramot lehetett felhasználni.

A mostani kísérlet azonban azt bizonyította, hogy a tudósok a korábbinál nagyobb fokú kontrollt tudnak gyakorolni a fény fölött, és ez az optikai távközlésben, a kvantumszámítógépek kialakításakor nagy előrelépést eredményezhet. Mindezt a Harvard Egyetem fizika tanszékének honlapja is kiemeli, a kvantumszámítógépek és az optikai távközlés távlati fejlesztésére utalva.

Amikor szerkesztőségünk az esetleges számítástechnikai felhasználásról kérdezte Bajcsyt, kérdésünkre a Harvard Egyetem kutatója közölte: a mostani kísérletük a fény kontrolljáról szólt, de nem számítástechnikai, hanem egyelőre csupán tisztán tudományos szempontból.

Az, hogy az általuk kidolgozott eszköz alkalmas lehet-e további felhasználásra – nos, ez még csupán lehetséges feltételezés, az is elképzelhető, hogy mindez nem jár majd gyakorlati sikerrel. Ígéretesnek tűnik ugyan a felfedezés, de sok munka szükséges még Bajcsy szerint ahhoz, hogy meghatározhassák: miként lehet a mostani eredményeket a gyakorlatban is alkalmazni.

QIP – a jövő technológiája?

A mostani kísérlet kapcsán sokszor felvetődik a kvantumszámítógépek kidolgozásának ötlete. Amikor erről kérdeztük, Bajcsy leszögezte: nem kvantumszámítógépekről van szó, mert ez félrevezető kifejezés. Inkább a kvantumos információfeldolgozás (a már említett QIP) kifejezést érdemes használni. Ez szerinte egy most kifejlődőben lévő kutatási terület, egyelőre csupán „egyszerű demonstrációkig” jutott ez a teória, vagyis nem a gyakorlati alkalmazások szintjén mozog ez a tudományterület.

Bajcsy szerint a lehető legkorábbi QIP-alkalmazások tíz év múlva jelenhetnek meg, de ezek még parányi eszközök lesznek, a technológia inkább csak húsz év múlva terjedhet el szélesebb körben, a kutatások mai állása szerint. Mindez egyébként még így is gyorsabb ütemű fejlődést mutathat, mint az egyszerű tranzisztorok negyvenes évekbeli megjelenése és az asztali számítógépek elterjedése között eltelt negyven-ötven éves periódus.

Kapcsolódó cikkünk:

  • Lestoppolták a fényt – Egy magyar állította a csapdát?

  • Hozzászólások

    Új módszert keresnek a rakéták újrahasznosítására

    Új módszert keresnek a rakéták újrahasznosítására

    Sok riválisához hasonlóan a Rocket Lab is elkezd kísérletezni a rakéták első fokozatának újrahasznosításával.

    Megalkották a világ legvékonyabb aranylemezét

    Megalkották a világ legvékonyabb aranylemezét

    Az elképzelhetetlenül vékony aranyréteg kiváló katalizátorként funkcionálhat majd ipari vagy orvosi alkalmazásban.

    Késhet az európai Mars-misszió

    Késhet az európai Mars-misszió

    Egy teszt során jelentkező hiba miatt késhet az ESA és a Roszkozmosz közös Mars-projektje, az Exomars.

    Új típusú atomreaktorral hódíthatjuk meg a Marsot

    Új típusú atomreaktorral hódíthatjuk meg a Marsot

    Éveken belül kész lehet az az új típusú atomreaktor, melyet a Holdra vagy a Marsra telepíthetnek majd.

    A túlsúly növeli a rák kockázatát

    A túlsúly növeli a rák kockázatát

    Egy nemzetközi kutatócsoport eredményei szerint, a véltél legalább kétszer jobban növeli a rák kockázatát az elhízás és a tartós túlsúly.

    National Geographic 2019. augusztusi címlap

    Előfizetés

    A nyomtatott magazinra,
    12 hónapra

    8 220 Ft

    Korábbi számok

    National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlap

    Hírlevél feliratkozás

    Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

    Kövess minket