Przełomowa praca fizyka kwantowego Michaela Fleischhauera opublikowana w Physical Review A „Milestone Collection”

Prof. Michael Fleischhauer kieruje grupą roboczą Teoretycznej Optiki Kwantowej na TU Kaiserslautern. (Zdjęcie: Thomas Koziel, TUK)

Badania nad kwantowymi pamięciami dla fotonów prowadzonymi przez prof. Michaela Fleischhauera, który kieruje grupą roboczą Teoretycznej Optiki Kwantowej na TU Kaiserslautern (TUK), otrzymały od renomowanego czasopisma „Physical Review A” tytuł „Rycerski”. Opublikowany po raz pierwszy w 2002 roku pod tytułem „Quantum memory for photons: Dark-state polaritons”, artykuł ten zyskał teraz również miejsce w kolekcji Milestone z okazji 50. urodzin magazynu. Tym samym Physical Review A uznaje tę pracę retrospektywnie za przełomową dla przetwarzania informacji kwantowej z użyciem fotonów.

Fleischhauer już na początku lat 2000. przewidywał wraz ze swoim partnerem badawczym, prof. Mikhaiłem Lukinem, obecnie profesorem na Harvardzie, teoretycznie nową koncepcję przechowywania fotonów. W uproszczeniu, prognozowali, że pod określonymi warunkami wiązkę światła można zatrzymać i w ten sposób zapisać stan kwantowy zawartych w niej pakietów energii (fotonów). Te wnioski opublikowali między innymi w wyżej wspomnianym artykule w czasopiśmie Physical Review A, inspirując tym liczne zespoły badawcze do przeniesienia obiecującej teorii do praktyki.

Pierwsza praca, która z powodzeniem zrealizowała to podejście (z udziałem Lukina), wywołała poruszenie w środowiskach naukowych i nawet trafiła na łamy New York Times. „Naukowcy zatrzymują światło” – tak zatytułowała tamtejsza gazeta. „Nasze badania nad kwantową przetwarzaniem informacji z fotonami stały się następnie standardową metodą przechowywania światła i są stosowane do dziś w wielu systemach” – wyjaśnia Fleischhauer. „Między innymi dzięki zasięgowi, jaki dzięki temu osiągnęliśmy w społeczności naukowej i wśród społeczeństwa, Physical Review A uwieczniło ten artykuł w kolekcji Milestone. To dla mnie szczególne wyróżnienie.”

Od pierwszej implementacji w atomowych tłumikach metoda ta była znacznie rozwijana. „Celem jest realizacja mechanizmu przechowywania także w materiałach ciała stałego, jego miniaturyzacja i zwiększenie wydajności, aby można było go wykorzystać w praktycznych zastosowaniach, na przykład w przyszłym internecie kwantowym” – mówi naukowiec z Kaiserslautern.

Dalsze informacje o oryginalnej publikacji:

M. Fleischhauer, M.D. Lukin
Quantum memory for photons: Dark-state polaritons
Phys.Rev.A, 65, 022314 (2002)