主な成果：光のビームを減速させ、停止させる

Lene Vestergaard Hauは、現在、ハーバード大学の物理学と応用物理学のMallinckrodt教授であるデンマークの物理 オーフス大学で博士号を取得した。 1999年、ハーバード大学のチームを率い、ボーズ-アインシュタイン凝縮を用いて毎秒約17メートルの光線を減速させることに成功し、2001年にはビームを完全に停止させることができた。 これらの実験に基づいた後の研究は、光を物質に移し、物質から光に戻すことにつながり、量子暗号化と量子計算に重要な意味を持つプロセスとなった。 より最近の研究では、超低温原子とナノスコピックスケール系との間の新規な相互作用の研究が行われている。 物理学と応用物理学を教えることに加えて、彼女はハーバード大学で太陽電池、原子力、電池、光合成を含むエネルギー科学を教えてきました。 自身の実験や研究だけでなく、国際会議で講演することも多く、様々な機関の科学政策の構造化にも携わっている。 コペンハーゲンで開催されたEliteForsk-konferencen2013（”Elite Research Conference”）で基調講演を行い、デンマークの政府閣僚や上級科学政策や研究開発者が出席しました。 彼女の多くの成果を認めて、Discover Magazineは2002年に科学の中で最も重要な50人の女性の一人として彼女を認識しました。
1984年に数学の学士号を授与された後、ハウは二年後に授与された物理学の彼女の修士号のためにオーフス大学で勉強し続けました。 量子論における彼女の博士課程の研究のために、Hauは光を運ぶ光ファイバーケーブルに関わるものと同様のアイデアに取り組んだが、彼女の仕事は電子を運ぶシリコン結晶中の原子の文字列を含んでいた。 博士号取得に向けて働いている間、Hauはジュネーブ近郊の欧州素粒子物理学研究所であるCERNで7ヶ月を過ごしました。 彼女は1991年にデンマークのオーフス大学から博士号を取得しましたが、この時までに彼女の研究の関心は方向を変えていました。 1991年、マサチューセッツ州ケンブリッジのローランド科学研究所に科学スタッフとして入社し、ゆっくりとした光と冷たい原子の可能性を探求し始めた。 1999年、ハーバード大学のポスドクフェローとして2年間の任命を受けた。 彼女の形式化された訓練は理論物理学にあるが、彼女の興味はボース–アインシュタイン凝縮として知られている物質の新しい形を作成するための “ハウは、この凝縮物のバッチを作るための資金のための国立科学財団に適用されたが、彼女はそのような実験を行うにはあまりにも困難であろう「彼女はそのような凝縮物を作った最初の一握りの物理学者の一人になりました。 1999年9月、ハーバード大学のゴードン・マッケイ応用物理学教授と物理学教授に任命された。 また、1999年にはテニュアを授与され、現在はハーバード大学の物理学および応用物理学の教授である。 2001年、彼女はこれを達成するためにボーズ–アインシュタイン凝縮を使用して、光を完全に停止する最初の人になりました。 それ以来、電磁誘起透明性、量子物理学、フォトニクスの様々な分野で豊富な研究と新しい実験的研究を行い、新しい量子デバイスと新しいナノスケールの応用の開発に貢献してきました。
ハーバード大学のHauと彼女の仲間は、”いくつかの実験で光と物質に対する絶妙な制御を実証しましたが、2つの凝縮物を使った彼女の実験は最も説得力のあるものの一つです”。 2006年には、量子ビットを光から物質波に移し、再びボーズ–アインシュタイン凝縮を用いて光に戻すことに成功した。 実験の詳細は、ジャーナルNatureのFebruary8、2007出版物で議論されています。 この実験は、量子力学によれば、原子が粒子と同様に波として振る舞うことができる方法に依存している。 これにより、原子は一度に2つの開口部を通過するなど、直感に反することを行うことができます。 ボーズ-アインシュタイン凝縮の中では、光パルスは50万倍に圧縮され、その中に格納されている情報を失うことはありません。 このボース-アインシュタイン凝縮では、光パルスで符号化された情報を原子波に転送することができます。 すべての原子がコヒーレントに移動するので、情報はランダムノイズに分解されません。 この光は、雲の約180万個のナトリウム原子の一部を「量子重ね合わせ」状態に導き、低エネルギー成分が置かれたままで、より高いエネルギー成分が2つの雲の間を移動します。 第二の”制御”レーザーは、その後、原子波にパルスの形状を書き込みます。 この制御ビームがオフになり、光パルスが消えると、”物質のコピー”が残ります。 これに先立ち、研究者は、フェージングを避けるために信号を増幅することを除いて、その旅の間に光学情報を容易に制御することができなかった。 Hauと彼女の同僚によるこの実験は、コヒーレントな光学情報の最初の成功した操作をマークしました。 新しい研究は”美しいデモンストレーション”であり、バージニア州ウィリアムズバーグのウィリアムとメアリー大学の物理学者、イリーナ-ノビコワは述べています。 この結果の前に、彼女は言う、光の貯蔵はミリ秒単位で測定された。 「ここでは分数秒です。 それは本当に劇的な時間です。「その可能性について、Hauは「問題が2つのBose–Einstein凝縮物の間を移動している間、潜在的に数分間トラップし、それを再形成することができます。 この新しい形の量子制御は、量子情報処理や量子暗号の発展分野にも応用される可能性があります。”発達上の影響のうち、”この偉業は、光の形で、ただ一つではなく、二つの原子の形で量子情報の周りの共有は、量子コンピュータを開発したい人に大きな励ましを提供しています、”ジェレミー-ブロクシャム、芸術科学学部の科学部長は述べています。 ハウはこの作品でジョージ-レドリー賞を受賞したが、ハーバード大学の教授スティーブン-ハイマンは”彼女の作品は道を切り開くものである。 彼女の研究は、基礎科学と応用科学の境界をあいまいにし、二つの学校といくつかの部門の才能と人々を引き出し、大胆な知的リスクを取ることが深遠な報酬にどのようにつながるかの文字通り輝く例を提供しています。”
2009年にHauとチームは絶対零度以上の程度のほんの一部に百万ルビジウム原子のレーザー冷却雲。 その後、彼らはこのミリメートルの長さの原子雲を、約2センチメートル離れた場所に位置し、数百ボルトに帯電した懸濁されたカーボンナノチューブに向かって発射しました。 この結果は2010年に発表され、冷たい原子とナノスケール系との間の新しい相互作用を予告した。 彼らは、ほとんどの原子が通過したが、100万人あたり約10が不可避的に引き寄せられ、運動と温度の両方で劇的に加速することを観察した。 「この時点で、高速化された原子は、ナノワイヤの周りで平行に回転する電子とイオンに分離し、わずか数兆秒で各軌道を完成させます。 電子は最終的に量子トンネリングを介してナノチューブに吸い込まれ、300ボルトのナノチューブの強い電荷によってはじかれ、毎秒約26キロメートル、または時速59,000マイルの速度で、そのコンパニオンイオンが吹き飛ばされる。「この実験では、原子同士が衝突することなく、原子は急速に崩壊する可能性があります。 チームは、この効果が重力によって生成されるのではなく、宇宙に存在する黒い穴で計算されるように、ナノチューブ内の高い電荷によって生成される この実験では、ナノテクノロジーと冷たい原子を組み合わせて、最終的に物質波の干渉からフリンジを解決することができる新しいタイプの高解像、単原子、チップ内蔵検出器を実証しました。 科学者たちはまた、彼らのセットアップによって可能になった単一原子、基本的な研究の範囲を予見しています。
出典：ウィキペディア