他们真的抓住了光,还储存了起来!一场伟大的变革或将到来( 二 )



依照这个理论 , 我们要想实现对光的储存 , 必须满足两个条件:首先 , 需要有两束频率和相位锁定的光源 , 其中一束为较强的控制性光源 , 另一束为较弱的信号光源;其次 , 这两束光与三能级原子介质相互作用 , 可以令两束光子同时共振 。
只要这两点能够达成 , 科学家就能通过控制光源 , 操控光的速度 , 令光速逐渐放缓 。
在光速放缓的前提下 , 科学家们制造了一种理论模型——暗态极子化模型 , 在这个模型的推演过程中 , 被减缓的光速可以趋于“停滞” , 甚至无限接近于0 。

如果这个速度真的可以实现 , 那我们人类的速度 , 将超越被放缓的“光速” , 这种状态下 , 我们可以轻而易举的将光储存下来 。
尽管储存光的理论已经成立 , 模型的演绎也证明了相关的结果 , 但是我们当前的科学水平还有很长一段路要走 , 大量的工程难题尚待解决 。

  • 光储存介质
储存光并不是一件简单的事 , 要想将光线真正储存下来 , 我们必须选取适用的材料 。
2001年 , 哈佛大学的物理实验小组Hau , 选用下纳冷原子作为介质 , 实现了光脉冲信号的读写 , 但是光储存时间仅有1毫秒 。
2003年 , 哈佛大学的Lukin小组在此基础上 , 经过长期的改良和实验 , 实现了800毫秒的光存储和释放 , 只不过这几百毫秒太过短暂 , 完全无法证明实验的成功性 。

到了2005年 , 澳洲科学家利用掺镨硅酸钇晶体固体材料的介质 , 实现了1秒钟的光储存 , 德国达姆施塔特大学的科研人员在这个基础上改良 , 终于在2013年实现了1分钟的光信息储存 。
我国也有相应的例子 , 2015年 , 中科大教授李传峰和周宗权的实验团队经过大量测试 , 发现了稀土离子的特殊结构 , 这种结构非常少见 , 能够很好的应用于光储存领域和量子储存领域 。
于是在17种稀土金属中 , 他们千挑万选 , 决定用铕元素金属作为晶体中的掺杂离子 , 在他们的严格把控下 , 创造了一个小时的光储存时间 。

按照李传锋教授的估算 , 随着实验的不断精进 , 这个储存时长也会随之增加 , 理论上可以储存一个月左右 。
在我国科学家的实验长期实验下 , 光储存的总时长达到了1小时 , 而且存储保真度也达到了96.4±2.5%的水平 , 这就为大型量子网络的搭建奠定了相应的基础 。

储存光的意义很多人都对光储存充满质疑 , 认为这是一件毫无意义的事情 , 但实际上 , 光储存在量子通信中发挥着非常大的作用 , 光纤传播往往会伴随着指数级的分子消耗 , 因此 , 光纤传播的距离往往会被限制在一定的范围内 。
但是通过对光的储存 , 我们可以建立量子中继器 , 从而克服光纤传播的损耗 , 如果我们在量子中继卫星中搭载了光储存技术 , 那么在一个小时的时间内 , 可以创造覆盖全球的量子信息 , 进而搭建远距离的量子通信网络 。

结语【他们真的抓住了光,还储存了起来!一场伟大的变革或将到来】“光”是我们日常生活中的一部分 , 也是大自然取之无尽的丰富宝藏 , 随着科技的发展 , 我们对光能的使用会越来越多 , 相关的基础研究也会越来越完善 , 人类成功将光储存起来 , 是科技发展的一个节点 , 也是科技再度进步的新开始 。

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