Světlo zastavené při pokojové teplotě?

V dubnovém čísle jsem psal o zastavování světla a jak se dalo očekávat, tato problematika se dále rozvíjí. Letos v březnu byla zveřejněna práce ¹⁾ oznamující, že se skupině R. W. Boyda na Univerzitě v Rochesteru podařilo novou metodou zpomalit světlo v rubínu na 57,5 metru za vteřinu, a to dokonce za pokojových teplot. Dá se očekávat, že nakonec se světlo za pokojových teplot podaří i zastavit, což by ovšem mělo mimořádný význam pro praktické používání v optickém uskladňování dat, v optických pamětech, eventuálně při kvantovém počítání. Nebyly by tedy třeba „exoticky“ nízké teploty jako při zpomalování světla v Boseho-Einsteinově kondenzátu. ²⁾

Nová metoda je opět založena na kvantových, koherentních jevech, ale liší se od jevu elektromagneticky indukované průhlednosti. Krystal rubínu (Al₂O₃ – korund, s příměsí chromu) je ozářen řídícím pulzem z argonového laseru (frekvence ω₀ nosné vlny odpovídá zelené barvě – vlnová délka 514,5 nm), který excituje ionty chromu, a je tedy pohlcován; v absorpčním spektru řídícího pulzu se objeví absorpční čára. (Na denním světle proto vidíme rubín krásně zbarvený doplňkovou červenou barvou.) Osviťme současně rubín i druhým (slabším) zkušebním pulzem. Ten nemůže být pohlcován těmi ionty, které se ocitají působením řídícího pulzu v excitovaném stavu a poměrně dlouho – několik tisícin vteřiny – v něm setrvávají. V důsledku toho znatelně poklesne absorpce uprostřed absorpční čáry zkušebního pulzu, v jeho absorpčním spektru „vypálí“ řídící pulz díru. Podstatné je, že tato díra vypálená v absorpčním spektru zkušebního pulzu je nepřímo úměrná době života iontů v excitovaném stavu, a je proto velice úzká – pouhých ≈ 40 Hz. Jestliže se frekvence nosné vlny zkušebního pulzu jen nepatrně odchýlí od středu vypálené díry, absorpce zkušebního pulzu se výrazně změní (vzroste), a tím se změní také index lomu n. Koherentní působení řídícího a zkušebního pulzu vytváří pro zkušební pulz prostředí s obrovskou disperzí indexu lomu n(ω) a to, jak víme, je příčinou zpomalováni zkušebního pulzu. Pozoruhodné je, že lze zpomalit i jeden samostatný pulz. Je-li totiž dostatečně intenzivní, vypálí si ve svém absorpčním spektru sám úzkou díru a sám sebe zpomalí. Ve všech dřívějších pokusech se zpomalováním světla bylo zapotřebí používat dva světelné pulzy.