Hlavní úspěchy: Zpomalení a zastavení paprsek světla

Lene Vestergaard Hau je dánský fyzik, který je v současné době Mallinckrodt Profesor Fyziky a Aplikované Fyziky na Harvardově Univerzitě. Získala doktorát z Aarhus University. V roce 1999 vedla Harvard University tým, který, pomocí Bose-Einsteinův kondenzát, podařilo zpomalení paprsek světla na zhruba 17 metrů za sekundu, a v roce 2001 se podařilo zastavit světlo úplně. Pozdější práce založené na těchto experimentech vedly k přenosu světla do hmoty, poté z hmoty zpět do světla, což je proces s důležitými důsledky pro kvantové šifrování a kvantové výpočty. Novější práce zahrnovala výzkum nových interakcí mezi ultracoldovými atomy a nanoskopickými systémy. Kromě výuky fyziky a aplikované fyziky vyučovala na Harvardu energetiku, zahrnující fotovoltaické články, jadernou energii, baterie a fotosyntézu. Stejně jako její vlastní experimenty a výzkum, ona je často zván, aby promluvil na mezinárodních konferencích, a podílí se na strukturování vědní politiky z různých institucí. Byla řečníkem na EliteForsk-konferencen 2013 („Elitní Výzkumu Konference“) v Kodani, které se zúčastnili ministři vlády, stejně jako senior politiky, vědy a výzkumu vývojáři v Dánsku. Jako uznání jejích mnoha úspěchů ji časopis Discover v roce 2002 uznal za jednu z 50 nejdůležitějších žen ve vědě.
poté, co byl udělen její bakalářský titul v matematice v roce 1984, Hau pokračoval ve studiu na univerzitě v Aarhusu pro její magisterský titul ve fyzice, který byl udělen o dva roky později. Pro své doktorandské studium v kvantové teorii Hau pracoval na myšlenky podobné těm zapojený do kabelů z optických vláken nesoucí světlo, ale její práce zapojeni řetězce atomů v silicon crystal nesoucí elektrony. Při práci na doktorátu strávila Hau sedm měsíců v CERNu, Evropské laboratoři částicové fyziky poblíž Ženevy. Doktorát získala na univerzitě v Aarhusu v Dánsku v roce 1991, ale do této doby se její výzkumné zájmy změnily. V roce 1991 nastoupila do Rowland Institute for Science v Cambridge v Massachusetts jako vědecká pracovnice a začala zkoumat možnosti pomalého světla a studených atomů. V roce 1999 přijal Hau dvouleté jmenování postdoktorandem na Harvardově univerzitě. Její formalizovaný výcvik je v teoretické fyzice, ale její zájem se přesunul k experimentálnímu výzkumu ve snaze vytvořit novou formu hmoty známou jako Bose-Einsteinův kondenzát. „Hau aplikován na Národní Nadace pro Vědu za finanční prostředky, aby se dávky tohoto kondenzátu, ale byl odmítnut na základě toho, že byla teoretik, pro kterého takové experimenty by bylo příliš obtížné dělat.“Odradit, získala alternativního financování, a stal se jedním z prvních hrst fyziků vytvořit takový kondenzátu. V září 1999 byla jmenována profesorkou aplikované fyziky Gordona McKaye a profesorkou fyziky na Harvardu. Ona byla také oceněna držby v 1999, a nyní je Mallinckrodt profesorem fyziky a aplikované fyziky na Harvardu. V roce 2001 se stala první osobou, která úplně zastavila světlo a k dosažení tohoto cíle použila kondenzát Bose–Einstein. Od té doby se vyrábí hojné výzkum, a nové experimentální práce, v elektromagneticky indukovaná průhlednost, různé oblasti kvantové fyziky, fotonika a přispěla k rozvoji nových quantum zařízení a novou nano-aplikací.
Hau a její spolupracovníci na Harvardské Univerzitě „prokázaly vynikající kontrolu nad světlem a hmotou v několika experimenty, ale její experiment s 2 kondenzáty je jedním z nejvíce přesvědčivé“. V roce 2006 úspěšně přenesli qubit ze světla na vlnu hmoty a zpět do světla, opět pomocí Bose-Einsteinových kondenzátů. Podrobnosti o experimentu jsou popsány v publikaci časopisu Nature z 8. února 2007. Experiment se opírá o způsob, jakým se podle kvantové mechaniky mohou atomy chovat jako vlny i částice. To umožňuje atomům dělat některé neintuitivní věci, jako je průchod dvěma otvory najednou. V rámci Bose–Einsteinův kondenzát světlo puls je stlačený faktorem 50 milionů, bez ztráty jakékoli informace uložené v ní. V tomto kondenzátu Bose-Einstein mohou být informace zakódované ve světelném pulsu přeneseny do atomových vln. Protože se všechny atomy pohybují soudržně, informace se nerozpustí v náhodný šum. Světla pohání některé z cloud je zhruba 1,8 milionů atomů sodíku vstoupit do „kvantové superpozice“ státy, s nižší energetickou složku, která zůstane na místě a vyšší složkou energie, která cestuje mezi dvěma mraky. Druhý „kontrolní“ laser pak zapíše tvar pulsu do atomových vln. Když je tento řídicí paprsek vypnutý a světelný puls zmizí, zůstane „kopie hmoty“. Před tím vědci nemohli během své cesty snadno ovládat optické informace, s výjimkou zesílení signálu, aby nedošlo k vyblednutí. Tento experiment Hau a jejích kolegů znamenal první úspěšnou manipulaci s koherentními optickými informacemi. Nová studie je „krásnou ukázkou“, říká Irina Novikova, fyzička na College of William and Mary ve Williamsburgu, VA. Před tímto výsledkem, ona říká, skladování světla bylo měřeno v milisekundách. „Tady jsou zlomkové sekundy. Je to opravdu dramatická doba.“
jeho potenciál, Hau řekl, „i Když záležitost je cestování mezi dvěma Bose–Einstein kondenzáty, můžeme to chytit, potenciálně minut, a přetvořit to – změnit – jakkoliv chceme. Tato nová forma kvantové kontroly by mohla mít také aplikace v rozvíjejících se oblastech kvantového zpracování informací a kvantové kryptografie.“Vývojové důsledky, „Tento čin, sdílení kolem kvantové informace v lehké formě a ne v jedné, ale dvou atomu-formy, nabízí skvělé povzbuzení pro ty, kteří doufají, že k rozvoji kvantových počítačů,“ řekl Jeremy Bloxham, děkan vědy na Fakultě Umění a Věd. Hau za tuto práci získal cenu George Ledlie, Harvardský Provost Steven Hyman poznamenal: „její práce je zlomová. Její výzkum se stírá hranice mezi základním a aplikovaných věd, upozorňuje na talenty a lidi, dvou Škol a několika oddělení, a poskytuje doslova zářící příklad toho, jak odvážný intelektuální rizika vede k hlubší odměny.“
V roce 2009 Hau a tým laserem chlazené mraky jednoho milionu atomů rubidia na pouhý zlomek stupně nad absolutní nulou. Poté vypustili tento milimetrový atomový mrak směrem k suspendované uhlíkové nanotrubici, která se nachází asi dva centimetry daleko a nabíjí se na stovky voltů. Výsledky byly publikovány v roce 2010 a ohlašují nové interakce mezi studenými atomy a systémy nanoměřítka. Pozorovali, že většina atomů prošel, ale přibližně za 10 milionů byly nevyhnutelně přitahuje, což jim výrazně urychlit oba v pohybu a teploty. „V tomto bodě, rychlost atomů rozdělit na elektron a iont rotující souběžně kolem nanowire, dokončení každé oběžné dráze v několika miliardtinách sekundy. Elektron nakonec dostane cucal do nanotrubic pomocí kvantového tunelování, což způsobuje jeho společník ion střílet pryč – odpuzoval silný náboj 300-volt nanotrubičky – při rychlosti zhruba 26 kilometrů za sekundu, nebo 59,000 km za hodinu.“Atomy se mohou rychle rozpadat, aniž by se v tomto experimentu musely srazit. Tým je rychle uvědomit, že tento efekt není produkoval gravitací, jak je vypočítán v blackholes, které existují ve vesmíru, ale tím, že vysoký elektrický náboj v nanotrubici. Experiment kombinuje nanotechnologii s chladnými atomy prokázat, nový typ s vysokým rozlišením, single-atom, čip-integrovaný detektor, který může nakonec být schopni vyřešit třásně z rušení ohledu na vlny. Vědci také předpokládají řadu jednoatomových, základních studií umožněných jejich nastavením.
zdroj: Wikipedia