Sztuka oswajania światła
Materiały przezroczyste, jak woda czy szkło, nieznacznie spowalniają prędkość światła. W rezultacie następuje zagięcie promieni światła, które sprawia, że pryzmaty generują widma i soczewki, by móc skupiać obrazy. Korzystając z odlegle pokrewnego, lecz potężniejszego efektu, naukowcy biorący udział w finansowanym przez UE projekcie SLICA (Stationary light in cold atoms) na początku spowolnili, a następnie całkowicie zatrzymali światło w ośrodku zimnych atomów. Przezroczystość indukowana elektromagnetycznie (EIT) to zjawisko, w którym materiał, który w normalnych warunkach nie transmituje światła, może stać się przezroczysty na określonym zakresie długości fali. Dzięki zastosowaniu wiązek laserowych o przeciwnej propagacji technika EIT umożliwiła naukowcom z projektu SLICA kontrolowanie propagacji światła wewnątrz optycznie stymulowanych ośrodków. Dzięki niej udało im się spowolnić światło i stworzyć nieruchome impulsy świetlne (SLP) w ośrodku zimnych atomów. W przeciwieństwie do magazynowania światła, w przypadku którego podczas magazynowania nie jest obecne żadne światło, SLP umożliwia skuteczne zatrzymanie impulsów świetlnych. Pierwsze doświadczenie demonstrujące SLP przeprowadzono ponad dziesięć lat temu w gorącym gazie złożonym z atomów rubidu. Trudniej było natomiast uzyskać SLP w ośrodku zimnym. Wynika to z tego, że koherencja atomów o wysokich częstotliwościach ma szkodliwy wpływ na transmisję światła naturalnie hamowanego w gorącym ośrodku. Badacze dowiedli, że zjawiska te można radykalnie ograniczyć poprzez zmniejszenie szerokości okna przezroczystości EIT poniżej typowych przesunięć dopplerowskich. Zespół projektu SLICA po raz pierwszy zademonstrował efektywne umieszczanie zimnych atomów we włóknie o pustym rdzeniu, dając podstawy do zastosowania optyki nieliniowej na poziomie kilku fotonów przy pomocy SLP. W takim systemie atomy i fotony są ściśle upakowane w makroskopowych odległościach, co powoduje powstanie silnego sprzężenia między światłem i materią, obejmując nieliniowość optyczną. Omawiane prace prowadzone były nie tylko z myślą o badaniach naukowych, ale również zastosowaniach praktycznych SLP. Należy do nich między innymi wykorzystanie SLP do całkowicie optycznego przetwarzania i magazynowania informacji w komputerach kwantowych, działających w oparciu o efekty kwantowe, a także komunikację światłowodową. Projekt SLICA przyczynił się nie tylko do rozwoju opartej na EIT manipulacji propagacją światła, ale zapewnił także brakujące ogniwo w kontrolowaniu informacji przenoszonych przez światło.
