główne osiągnięcia: zwalnianie i zatrzymywanie wiązki światła

Lene Vestergaard Hau jest duńskim fizykiem, obecnie profesorem fizyki i Fizyki Stosowanej na Uniwersytecie Harvarda. Uzyskała doktorat na Uniwersytecie w Aarhus. W 1999 roku kierowała zespołem Uniwersytetu Harvarda, który dzięki zastosowaniu kondensatu Bosego-Einsteina zdołał spowolnić wiązkę światła do około 17 metrów na sekundę, a w 2001 roku był w stanie całkowicie zatrzymać wiązkę. Późniejsze prace oparte na tych eksperymentach doprowadziły do przeniesienia światła do materii, a następnie z materii z powrotem do światła, procesu o ważnych implikacjach dla szyfrowania kwantowego i obliczeń kwantowych. Nowsze prace obejmowały badania nad nowatorskimi interakcjami między ultrazimnymi atomami a układami w skali nanoskopowej. Oprócz nauczania fizyki i Fizyki Stosowanej, wykładała Nauki o energii na Harvardzie, obejmujące ogniwa fotowoltaiczne, energię jądrową, baterie i fotosyntezę. Oprócz własnych eksperymentów i badań, jest często zapraszana do wygłaszania przemówień na międzynarodowych konferencjach i angażuje się w kształtowanie polityki naukowej różnych instytucji. Była głównym prelegentem na EliteForsk-konferencen 2013 („Elite Research Conferencen”) w Kopenhadze, w której uczestniczyli ministrowie rządu, a także starsi specjaliści ds. polityki naukowej i badań naukowych w Danii. W uznaniu jej licznych osiągnięć magazyn Discover uznał ją w 2002 roku za jedną z 50 najważniejszych kobiet w nauce.
po uzyskaniu tytułu licencjata z matematyki w 1984 roku, Hau kontynuowała studia na Uniwersytecie w Aarhus, gdzie dwa lata później uzyskała tytuł magistra fizyki. Na studiach doktoranckich w dziedzinie teorii kwantowej Hau pracowała nad ideami podobnymi do tych, które dotyczą kabli światłowodowych przenoszących światło, ale jej prace dotyczyły strun atomów w krysztale krzemowym przenoszącym elektrony. Podczas pracy nad doktoratem Hau spędziła siedem miesięcy w CERN, Europejskim laboratorium fizyki cząstek elementarnych w pobliżu Genewy. Doktorat uzyskała na Uniwersytecie w Aarhus w Danii w 1991 roku, ale w tym czasie jej zainteresowania naukowe zmieniły kierunek. W 1991 roku dołączyła do Rowland Institute for Science w Cambridge, Massachusetts jako pracownik naukowy, rozpoczynając badania nad możliwościami powolnego światła i zimnych atomów. W 1999 roku Hau przyjął dwuletnią nominację na Postdoctoral fellow na Uniwersytecie Harvarda. Jej sformalizowane szkolenie jest w fizyce teoretycznej, ale jej zainteresowania przeniosły się do badań eksperymentalnych w celu stworzenia nowej formy materii znanej jako kondensat Bosego–Einsteina. „Hau złożyła wniosek do National Science Foundation o fundusze na wykonanie partii tego kondensatu, ale została odrzucona ze względu na to, że była teoretyczką, dla której takie eksperymenty byłyby zbyt trudne.”Niezrażona, zyskała alternatywne fundusze i stała się jedną z pierwszych garstek fizyków, którzy stworzyli taki kondensat. We wrześniu 1999 została mianowana Gordon Mckay Professor of Applied Physics i Professor of Physics na Harvardzie. W 1999 r.otrzymała również etat, a obecnie jest profesorem fizyki i Fizyki Stosowanej na Harvardzie. W 2001 stała się pierwszą osobą, która całkowicie zatrzymała światło, wykorzystując do tego kondensat Bosego–Einsteina. Od tego czasu prowadziła liczne badania i nowe prace eksperymentalne w zakresie indukowanej elektromagnetycznie przezroczystości, różnych dziedzin fizyki kwantowej, fotoniki i przyczyniła się do rozwoju nowych urządzeń kwantowych i nowych zastosowań w nanoskali.
Hau i jej współpracownicy z Uniwersytetu Harvarda „wykazali znakomitą kontrolę nad światłem i materią w kilku eksperymentach, ale jej eksperyment z 2 kondensatami jest jednym z najbardziej przekonujących”. W 2006 roku udało im się przenieść Kubit ze światła na falę materii i z powrotem do światła, ponownie wykorzystując kondensaty Bosego–Einsteina. Szczegóły eksperymentu zostały omówione w publikacji czasopisma Nature z 8 lutego 2007 roku. Eksperyment opiera się na sposobie, w jaki, zgodnie z mechaniką kwantową, atomy mogą zachowywać się zarówno jak fale, jak i cząstki. Dzięki temu atomy mogą wykonywać pewne sprzeczne z intuicją rzeczy, takie jak przechodzenie przez dwa otwory na raz. W kondensacie Bosego–Einsteina impuls świetlny jest sprężany o współczynnik 50 milionów, nie tracąc żadnej informacji w nim przechowywanej. W tym kondensacie Bosego-Einsteina informacje zakodowane w impulsie świetlnym mogą być przekazywane do fal atomowych. Ponieważ wszystkie atomy poruszają się spójnie, informacja nie rozpuszcza się w przypadkowym szumie. Światło napędza niektóre z około 1,8 miliona atomów sodu w chmurze, aby wejść w stan” superpozycji kwantowej”, z komponentem o niższej energii, który pozostaje na miejscu, i komponentem o wyższej energii, który podróżuje między dwoma chmurami. Drugi laser 'kontrolny’ zapisuje następnie kształt impulsu do fal atomowych. Gdy ta wiązka kontrolna jest wyłączona i impuls światła znika, „Kopia materii” pozostaje. Wcześniej naukowcy nie mogli łatwo kontrolować informacji optycznych podczas podróży, z wyjątkiem wzmocnienia sygnału, aby uniknąć blaknięcia. Ten eksperyment Hau i jej współpracowników oznaczał pierwszą udaną manipulację spójną informacją optyczną. Nowe badanie jest „piękną demonstracją”, mówi Irina Novikova, fizyk z College of William And Mary w Williamsburg, VA. Przed tym wynikiem, jak mówi, magazynowanie światła było mierzone w milisekundach. „Tutaj są ułamkowe sekundy. To naprawdę dramatyczny czas.”
o swoim potencjale, Hau powiedział „podczas gdy materia porusza się między dwoma kondensatami Bosego–Einsteina, możemy ją uwięzić, potencjalnie na kilka minut, i przekształcić ją – zmienić ją – w dowolny sposób, jaki chcemy. Ta nowatorska forma kontroli kwantowej może mieć również zastosowanie w rozwijających się dziedzinach kwantowego przetwarzania informacji i kryptografii kwantowej.”Implikacje rozwojowe,” ten wyczyn, dzielenie się informacji kwantowej w formie światła, a nie tylko w jednej, ale dwie formy atom, oferuje wielką zachętę dla tych, którzy mają nadzieję na rozwój komputerów kwantowych,” powiedział Jeremy Bloxham, dziekan nauk na Wydziale Sztuki i Nauk. Za tę pracę Hau otrzymała Nagrodę George 'a Ledlie’ ego, Rektor Harvardu Steven Hyman zauważył, że „jej praca jest przełomowa. Jej badania zacierają granice między naukami podstawowymi i stosowanymi, czerpią z talentów i ludzi z dwóch szkół i kilku wydziałów oraz stanowią dosłownie świecący przykład tego, jak podejmowanie śmiałego ryzyka intelektualnego prowadzi do głębokich nagród.”
w 2009 roku Hau i zespół schłodziły chmury miliona atomów rubidu do zaledwie ułamka stopnia powyżej zera bezwzględnego. Następnie wystrzelili milimetrową chmurę atomową w kierunku zawieszonej nanorurki węglowej, położonej około dwóch centymetrów dalej i naładowanej setkami woltów. Wyniki zostały opublikowane w 2010 roku, zapowiadając nowe interakcje między zimnymi atomami a układami nanoskali. Zaobserwowali, że większość atomów przechodziła obok, ale około 10 na milion było nieodwracalnie przyciąganych, co powodowało, że gwałtownie przyspieszały zarówno w ruchu, jak iw temperaturze. „W tym momencie pędzące Atomy rozdzielają się na elektron i Jon obracający się równolegle wokół nanowiru, kończąc każdą orbitę w ciągu zaledwie kilku bilionowych części sekundy. Elektron ostatecznie zostaje zasysany do nanorurek przez tunelowanie kwantowe, powodując, że Jon towarzyszący odstrzela-odparty przez silny ładunek 300-woltowej nanorurki-z prędkością około 26 kilometrów na sekundę, czyli 59 000 mil na godzinę.”Atomy mogą szybko rozpadać się, bez konieczności zderzania się ze sobą w tym eksperymencie. Zespół szybko zauważa, że efekt ten nie jest wytwarzany przez grawitację, jak obliczono w czarnych dziurach, które istnieją w przestrzeni, ale przez wysoki ładunek elektryczny w nanorurce. Eksperyment łączy nanotechnologię z zimnymi atomami, aby zademonstrować nowy typ detektora o wysokiej rozdzielczości, pojedynczego atomu, zintegrowanego z chipem, który może ostatecznie być w stanie rozwiązać granice z interferencji fal materii. Naukowcy przewidują również szereg jednoatomowych, fundamentalnych badań, które są możliwe dzięki ich konfiguracji.
źródło: Wikipedia