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【物理】光を1分間停止させることに成功　長距離量子ネットワーク開発の希望に

[ 2013/08/22 22:01 ] [ 物理 ] [ コメント(19) ]

http://uchu2ch.blog.fc2.com/blog-entry-1100.html【物理】光を1分間停止させることに成功　長距離量子ネットワーク開発の希望に

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1: ケンシロウとユリア百式φ ★ 2013/08/21(水) 07:49:08.36 ID:???

ドイツの研究者たちが、光を結晶の内部に1分間閉じ込めるという記録を達成した。
長距離量子ネットワークの希望となるだろうか。

秒速30万kmの並外れた速度で動くものを停止させるという考えは、かなり大胆に思えるだろう。
しかし、ドイツのダルムシュタット大学のゲオルグ・ハインツェ率いる研究者チームは、
光を1分間停止させるという記録を達成した。どうやってこのような長距離量子ネットワークの開発を加速しうる結果にたどり着いたかを、科学者たちは『Physical Review Letters』の紙上で説明している。

光の速度を落として完全に停止させるという試みは、少し前から行われていた。
この企てを成功させるために、ドイツの科学者たちは、「電磁誘導透過（Electromagnetically Induced Transparency: EIT）」として知られる技術を用いた。

単純に言うと、科学者たちは不透明な結晶を用い、これに向けて結晶を透明にするような反応を引き起こすことが可能なレーザー光線を照射した。続いて、同じ結晶（いまは透明になっている）に、もう1本の光の筋を照射した。
そして、最初のレーザー光線を消して、結晶を不透明に戻した。すると、「Extreme Tech」が報じているように、光は結晶の中で身動きができなくなった。不透明であるため、反射することもできなかったのだ。
実際のところ、あたかも停止したかのようだった。

一度光の身動きが取れなくなると、これらの光子によって運ばれるエネルギー（そしてこれらによって伝えられるデータ）は、結晶の原子によって捕らえられ、スピン励起へと変換された。そして結晶が再び透明になると、光へと戻された。

「NewScientist」が報じているように、科学者たちは、この仕掛けを用いて3本の光の線でできたイメージを60秒間閉じ込め、元に戻して、開発したシステムが限られた時間ではあるが光メモリーとして機能しうることを証明した。

結晶の性質は、スピンが一貫性（物理特性）を維持できるようになっていて、このため情報を伝えることができた。
ただし60秒間のみで、その後は光のパルスは消えてしまった。

この研究は、長距離で機能することのできる量子ネットワークの創造に希望を抱かせてくれる。
科学者も結論として述べているように、さまざまな結晶を用いて、より長い時間情報を蓄積することができるかもしれないからだ。

ソース：WIRED（2013.8.20 TUE）
http://wired.jp/2013/08/20/light-one-minute-stop/
関連リンク：Physical Review Lettersに掲載された論文要旨
「Stopped Light and Image Storage by Electromagnetically Induced Transparency
up to the Regime of One Minute」（英文）
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v111/i3/e033601

© By CILAS
元スレ：http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1377038948/

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5: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 07:55:12.96 ID:FmWkhjZ0

こどもから光速って不変じゃないのとさっそく質問が・・

15: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 08:18:19.91 ID:oIR3sMQk

>>5
不変は真空中の速度だろ。　水やガラスを通過するときには遅くなる。

だからレンズとかが出来るんだろ

物質中の光速 - Wikipedia
光速は、物質中では真空中よりも遅くなる。屈折という現象がおきるのは、光速が媒質によって異なるためである。
物質の絶対屈折率は、真空中の光速をその物質中の光速で割った値で定義されている。たとえば水の屈折率は可視光領域波長で約1.33、真空中の光速度は約30万km/sであるから、水中での光速度は約22.5万km/sとなる。

7: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 07:57:33.57 ID:poR/eisx

これはすごい

9: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 08:02:19.93 ID:W3z3vCPh

光って物質なの？
何なの？

17: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 08:20:39.56 ID:MKMbT6sM

>>9
光子という粒子です。もしくは電磁波です。

10: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 08:04:04.36 ID:y6bUVWsb

光を吸収して、再発光できる素材を開発
その保持時間は６０秒

49: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 11:12:06.49 ID:G6g8pUu0

>>10
電球を使わずに
夜も明るくできるようになるのか？

64: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 12:40:14.74 ID:dzuhhrAs

>>49
明るいってことは光が飛び出てそれを目で捉えてるって事

11: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 08:06:34.25 ID:ElUKhMGx

蓄光では無くて
保存なら面白い

12: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 08:07:44.45 ID:CuoOwqsl

取り出すのにレーザーあてなきゃならんからな
効率は悪そうだ

19: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 08:34:09.01 ID:Rk/6PJvN

ライトセーバーｷﾀ━(ﾟ∀ﾟ)━!

20: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 08:34:24.68 ID:rmDSN5nN

停止じゃなくて狭所無限反射

23: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 08:44:55.22 ID:emEWP3/p

すげえ、これとんでもない基礎研究だよ。
というより原爆すら児戯に等しい兵器を作り出すことが可能。

25: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 08:46:15.99 ID:nnjY313/

無限反射で減衰ってことは
60×3×10＾11くらい衝突させれば光は消えるってことか

28: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 09:08:54.71 ID:cVqYUNov

止まってるみたいなもんかもしれんが止まってるわけじゃない。

33: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 09:44:27.50 ID:qN1sEC3o

いいか？　光をウサインボルト、原子を室伏に置き換えて説明するぞ

ボルトが走ってるところ(光の道筋)に室伏が現れて、握手を求める(レーザー照射)
すると、ボルトは走りたいので、握手しながら室伏の周りをグルグル回る(原子による補足)
60秒はボルトも回れないが、それ以下だったら手を離せればボルトは再び走れる(光の再現)

走るボルトと回るボルトが同一人物でないとか、少々穴はあるが、大雑把には合ってるはず

35: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:00:19.98 ID:ey3f0KXl

光は反射しない物質に対しては透過or吸収される
電磁力等で円運動軌道に強制すればその軌道を維持する

電子構成素粒子がエネルギーを受けて高レベルエネルギー体の１つである光にレベルアップするが
光のままで電子雲の仲間にレベルダウンはできない（エネルギーを取り除く必要あり）

36: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:03:35.81 ID:7uV3mUYB

誰か、中卒の俺にも分かるように説明してくれ。

37: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:07:51.70 ID:LhL1Q92r

単に光(のエネルギー)を一分間結晶内で保持して、また元の光に戻したってだけだろ

54: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 11:46:42.00 ID:FIeLqEst

>>37
「スピンが一貫性（物理特性）を維持できる」ってところが重要かと
エネルギーだけなら既存の方法でどうにでもなるし

39: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:19:18.89 ID:Opy8u8ic

停止じゃなくて蓄積したっていう表現のほうがよくないかな、、、
まあ、光集積回路のメモリーとかに使えるんだろうね
今のDRAMみたくリフレッシュ付きで

46: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:45:37.81 ID:h7i1Rqd0

>>39
>今のDRAMみたくリフレッシュ付きで

非線形性がほとんどないから、アナログ的なリフレッシュしかできず、ノイズがのりまくる

41: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:23:30.38 ID:5Kllfi6j

結晶の中でぐるぐる廻っているだけ

42: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:24:00.75 ID:jUo4KMAT

60秒保持できるならメモリーとして十分以上だよな
DRAMのように定期的にリフレッシュすれば済むわけで
メモリーとしての応用が話に出てこないのは容量的にメリットがないんだろうな

46: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:45:37.81 ID:h7i1Rqd0

>>42
読み書きの速度も、とても速いとも思えないけどな

44: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:29:26.97 ID:qN1sEC3o

右クリックでエ◯画像を保存するような、任意のタイミングで光を記録できるのがすごいのか、
光自体を擬似的にでも閉じ込めることができるのがすごいのか、スピンが一貫性を保持できる
からすごいのか、、、
現象が別々だから、この研究者たちがどの部分を完成させたかで評価が変わるんでないか？

あと、光デバイスの光を電気信号に変えずに記録・読み取りできるようになればすごくね？

45: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:44:51.11 ID:0klsSpKt

止まってるんじゃ無くて
留まってるんじゃ？

48: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 10:55:34.34 ID:nSNZnAGr

むしろ一分も保持しておきながら消滅してしまうメカニズムのほうが気になる

50: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 11:25:35.43 ID:jUo4KMAT

>>48
スピンってのは磁気モーメント、要するに原子ひとつひとつの「磁極の向き」
それが励起してるってのは最も自然な状態とは違う向きになってるということ
やがて周りの磁場に影響されて一番自然な状態に戻る

ということではないかとドシロウトの俺が推測

52: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 11:42:30.24 ID:GPjnbdJ5

光を止めてるというか、別のエネルギー形態にさせてるだけじゃね

55: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 11:47:28.55 ID:jUo4KMAT

>>52
そう言ってしまえばそのとおりだと思うけど
光ってのは電場と磁場が交互に振動しながら進んでいくわけだから
いわば「スピンを進行方向に光速で移動させたもの」と考えることもできる
それを「静止したスピン」の形で閉じ込めるわけだから
「光を止めた」という表現は見た目以上に正しいのかもよ

53: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 11:44:17.55 ID:CuoOwqsl

むしろ直接光電変換できる画期的なデバイスができるんじゃね？

62: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 12:15:05.96 ID:pQETQ7MP

>ダルムシュタット大学のゲオルグ・ハインツェ
いかにも何かやらかしてくれそうな名前である。

63: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 12:24:17.39 ID:sniFfqFr

>>62
確かにｗｗ
何かのアニメに出てきそうな名前だｗｗｗ

71: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 14:00:37.74 ID:K5jrucTk

(´・ω・`)　光を通さない物質なら光を停止させたことにならないの？

74: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 14:20:46.73 ID:gO1kVD36

情報がどうなるのかが問題だな
コストはどれぐらいかかるのだろうか

76: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 16:52:30.31 ID:BeNv9XNH

なんかすげえな

77: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 16:53:42.86 ID:BoTAGtPz

なるほど、まったくわからん

81: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 17:18:06.65 ID:M2zRtPvb

え？

単に結晶を加熱したエネルギーがさめるまで光ってただけじゃ・・・。

84: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 17:22:34.75 ID:AzGZxgjb

>>81
それだと原子/分子固有の準位に縛られるので情報が伝わらない
＞ 情報を伝えることができた。
これがこの実験の要点だから

86: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 17:30:00.48 ID:M2zRtPvb

>>84
その情報は？

前に光が狭い隙間を通るとき光が隙間を通り抜けようとスピード上げるってあったけど

光に乗せた情報はクラシックでかなりノイズ交じりだったな。

つまり情報の質が悪いといくら遠く離れたところからゼロ距離送信できたとしても

遠隔ロボットで手術なんか出来ないってことだ。

87: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 17:33:00.94 ID:AzGZxgjb

>>86
＞ スピンが一貫性（物理特性）を維持できるようになっていて

83: にわか 2013/08/21(水) 17:22:00.27 ID:+yXYPvSv

考察 1
　光を留まらせる＝新たな発電システム(太陽)光発電が可能？
考察 2
　スピン励起＝粒子・波だから、大質量で人体に当てれば変化が起こせる。
　　　　　　　新たな医療が出来る？
考察 3
　光を貯められる？＝メガ粒子砲？作れるんじゃね？

85: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 17:24:09.60 ID:M2zRtPvb

光の間だけ変換効率上げてもコピーも同じゼロ距離送信じゃないと意味無いしな。

89: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 17:37:42.89 ID:pF9QUrf5

情報を乗せた光を一時的に停止できるから意味があるんじゃない？
量子ＣＰＵへの道が開けたな。

90: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 17:42:24.61 ID:M2zRtPvb

>>89
走らないんだろ、光止めるのにどれだけエネルギー使うんよ！？

94: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 18:30:29.83 ID:4KTNn6S+

研究が進めば、昼の日光を止めて、夜解放して灯りとするようなことが可能なのか？

95: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 18:38:16.56 ID:yLvvvfUT

なんかよくわかんねーけどすごいんだろうな

99: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 19:28:17.15 ID:M2PvUvMG

ちょっと何言っているわかんなーい

101: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 20:05:18.94 ID:g79MquWQ

停止させられてる間はどのように見えるんだ？

スピン励起に変換されたってことだから、特になにもないわけ？
光も消えてただの結晶がそこにあるだけ？

そんで赤外線だか知らないけど特殊な装置で見ると変換された場所だけエネルギー高くなってるの？

102: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 20:26:41.66 ID:OwuB+7zp

スピン励起は光ではない。よって光の速度を遅くしたのではなく
スピン状態に変換、それがまた光になっただけ。

赤外線が当たって加熱し、それがまた赤外線を放射したのと何の違いもない。

104: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 20:34:26.49 ID:tf/dV3s+

>>102
なるほど、初めて理解したわ

103: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 20:32:53.27 ID:Aykpy5XJ

それが制御できるかどうかは大違いなんだけど

105: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 20:36:06.80 ID:YG3nr/nD

昔、水銀遅延管ってのがあってだな
電気信号の速度を遅らせてメモリーとして使ってたんだけど
すぐに消えた。

106: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 20:50:10.58 ID:uqtL/k+T

それは最近光ファイバ遅延線として復活しつつある技術な

一方>>1は、実用性が全く見えない

108: ○ 2013/08/21(水) 21:30:10.13 ID:nLWq7iSR

>>1
止めたというか、動けないようにしたというか、閉じ込めたというのか。

111: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 22:09:23.69 ID:QUgOTDV8

なんだか色々な漫画やアニメ、ゲームの設定や描写が覆りそうな悪寒（´・ω・｀）

116: 名無しのひみつ 2013/08/21(水) 23:30:45.72 ID:nu7+66eJ

よっしゃこれで黄猿捕まえられるな！

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