Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

In tiny supercooled clouds, physicists exchange light and matter

08.02.2007
Technique may give scientists a new degree of control over fiber-optic communication and quantum information processing

Anzeige

Physicists have for the first time stopped and extinguished a light pulse in one part of space and then revived it in a completely separate location. They accomplished this feat by completely converting the light pulse into matter that travels between the two locations and is subsequently changed back to light.


Matter, unlike light, can easily be manipulated, and the experiments provide a powerful means to control optical information. The findings, published this week by Harvard University researchers in the journal Nature, could present an entirely new way for scientists and engineers to manipulate the light pulses used in fiber-optic communications, the technology at the heart of our highly networked society.

"We demonstrate that we can stop a light pulse in a supercooled sodium cloud, store the data contained within it, and totally extinguish it, only to reincarnate the pulse in another cloud two-tenths of a millimeter away," says Lene Vestergaard Hau, Mallinckrodt Professor of Physics and of Applied Physics in Harvard's Faculty of Arts and Sciences and School of Engineering and Applied Sciences.

Hau and her co-authors, Naomi S. Ginsberg and Sean R. Garner, found that the light pulse can be revived, and its information transferred between the two clouds of sodium atoms, by converting the original optical pulse into a traveling matter wave which is an exact matter copy of the original pulse, traveling at a leisurely 200 meters per hour. The matter pulse is readily converted back into light when it enters the second of the supercooled clouds -- known as Bose-Einstein condensates -- and is illuminated with a control laser.

"The Bose-Einstein condensates are very important to this work because within these clouds atoms become phase-locked, losing their individuality and independence," Hau says. "The lock-step nature of atoms in a Bose-Einstein condensate makes it possible for the information in the initial light pulse to be replicated exactly within the second cloud of sodium atoms, where the atoms collaborate to revive the light pulse."

Within a Bose-Einstein condensate -- a cloud of sodium atoms cooled to just billionths of a degree above absolute zero -- a light pulse is spatially compressed by a factor of 50 million. The light drives a controllable number of the condensate's roughly 1.8 million sodium atoms to enter into quantum superposition states with a lower-energy component that stays put and a higher-energy component that travels between the two Bose-Einstein condensates. The amplitude and phase of the light pulse stopped and extinguished in the first cloud are imprinted in this traveling component and transferred to the second cloud, where the recaptured information can recreate the original light pulse.

The period of time when the light pulse becomes matter, and the matter pulse is isolated in space between the condensate clouds, could offer scientists and engineers a tantalizing new window for controlling and manipulating optical information; researchers cannot now readily control optical information during its journey, except to amplify the signal to avoid fading. The new work by Hau and her colleagues marks the first successful manipulation of coherent optical information.

"This work could provide a missing link in the control of optical information," Hau says. "While the matter is traveling between the two Bose-Einstein condensates, we can trap it, potentially for minutes, and reshape it -- change it -- in whatever way we want. This novel form of quantum control could also have applications in the developing fields of quantum information processing and quantum cryptography."

Steve Bradt | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.harvard.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Zwerggalaxie hat großen Hunger
08.02.2012 | Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg

nachricht VLT liefert detailreichstes Infrarotbild des Carinanebels
08.02.2012 | Max-Planck-Institut für Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert


Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst

Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...

Im Focus: Datenspeicher mit Lachs-DNA und Nano-Silber


Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.

Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.

Das System ...

Im Focus: VLT liefert detailreichstes Infrarotbild des Carinanebels


Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.

Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.

Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...

Im Focus: Automatisch Lücken im Funkspektrum erkennen


Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.

Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...

Im Focus: Bronze-Matrjoschka: hocheffiziente Katalysatoren und Nanoröhrchen mit ungewöhnlicher Symmetrie


Eine Puppe in der Puppe und noch eine drumherum – so erklärt Thomas Fässler seine Moleküle: Er packt ein Atom in einem Käfig in noch ein weiteres Atomgerüst.

Mit ihrer großen Oberfläche könnten solche Strukturen als hocheffiziente Katalysatoren dienen. Wie bei dem russischen Holzspielzeug sitzt ganz innen drin ein einzelnes kleines Zinnatom, eingepackt in eine Hülle aus zwölf Kupferatomen, und diese ist nochmals umgeben von weiteren 20 Zinnatomen.

In der Arbeitsgruppe von Professor Fässler am Institut für Anorganische ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Zwerggalaxie hat großen Hunger

08.02.2012 | Physik Astronomie

Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert

08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie

Obstacles No Barrier to Higher Speeds for Worms

08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

»Jede Sekunde zählt« Erster Internationaler Kongress zu Rettungsdienstsystemen in Neu Delhi

08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Bauwerke gebrauchstauglich halten

08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Wissenschaft im Dialog-Veranstaltungen im Wissenschaftsjahr 2012

08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp