光束停滞将催生量子计算机

光束停滞将催生量子计算机
【美国《洛杉矶时报》1月19日文章】题：科学家使光束停滞（作者　托马斯·莫姆）
研究人员用瓶子“捉住了”光束！他们能使光速由18·6万英里／秒减到零速，并能将光束截留一段时间，再重新使其全速前进。
这项成果并未违反物理规律，但它确实说明了量子物理一些神秘而令人困惑的现象，即事物并不总是像它们看起来那样，物理学家也并非总在做一些不可能完成的任务。
18日宣布的这项发现，朝量子计算机的发展又迈进了一步。量子计算机旨在操作原子的本质物理特征，其功能将比现在的超级计算机强很多。
多伦多大学物理学家斯坦伯格说：“这太令人兴奋了。这样光所携带的信息将比以前所想象的储存更长时间。”
光在真空中的速度是不变的，但它通过水、玻璃等其它物质时会减慢。否则，我们就不会有放大镜、彩虹和其它一些现象。但玻璃和水只能将光速减慢约1/3，物理学家一直在研究怎样使其大幅减速。
两年前，哈佛大学的莱纳·豪博士带领研究小组让激光束通过极冷的钠离子层，光速减慢至38英里／小时。事实是，钠离子层就像厚磨砾层一样抓住光子，使它的通过速度系数减慢了1000万还多。
如今，他们与由罗纳德·沃尔斯沃思和米哈伊尔·卢金博士领导的哈佛—史密森天体物理学中心研究小组，分别得到了更好的成果———使光束完全停滞，然后重新射出。
实验中，他们让半英里长的光束通过仅一英寸宽的实验容器。光束骤然减速，以致在整个光束都进入容器后，还没有一点光射出通道。
两个小组都用了冷却到绝对温度百万分之几度的金属原子层，卢金小组用的是铷，而豪小组用的是钠。
这种金属层通常会吸收投射在上面的光束，并破坏光束携带的信息。不过用一种精确调整的耦合激光束，研究人员就能改变金属原子的量子状态，使其能够传输光线。这种现象被称为电磁感应透过性。
当光束通过金属层时，会与旋转状态的金属原子相互作用，它的速度也会因此放慢。旋转状态的原子在空间里就像一块有特定方向的小条形磁铁。改变其旋转状态就如同将磁铁指向其它方向。
这项新的研究成果将在本月末发表在《自然》周刊和《物理评论通讯》上。研究人员在光脉冲波完全进入实验容器后，就将耦合激光束关闭。在使光束停滞一毫秒后，他们再启动光束，使光脉冲波重新以全速出现。
斯坦伯格说，一毫秒也许并不算什么，但在这段时间里，光以正常速度能够传输186英里。
在此期间光子究竟发生了什么变化呢？实质上，光子消失了，而它们所携带的信息则保存在旋转状态的金属原子中。在光束被重新启动后，信息会回到光束中，它与原来的光束特征和信息量相同，只是相对较弱。
虽然在实验中展示的技术离实际商业应用还有一定距离，但它为科学家研制下一代计算机带来了希望，届时计算机将以光代替电子运作。