光線是目前已知宇宙中傳(chuan) 播速度最快的，在空氣和真空中，光速接近每秒30萬(wan) 千米；但在通過某些透明介質時，比如水或者玻璃，由於(yu) 折射的關(guan) 係，光速會(hui) 稍微減慢，當然，這種減速極其有限，這一過程根本不可能被人們(men) 感知。

　　不過，科學家希望通過類似的效應來攔截、捕獲並重新釋放光，這是研製量子中繼器的重要步驟，也是未來打造強大的量子計算機以及構建長距離量子通信的基礎。事實上，在過去的研究中，光的傳(chuan) 播速度不僅(jin) 能夠被極大地降低，甚至還可以讓光停下，而停留的時間也從(cong) 最初的轉瞬即逝，逐漸延長到以秒來衡量。而最近，來自德國的科學家更是創下紀錄：他們(men) 利用一種特殊晶體(ti) 作為(wei) 介質，將光“拘留”在內(nei) ，時間持續了整整一分鍾。

　　從(cong) 幾千分之一秒到分鍾的跨越

　　據《激光世界》網站近日報道，早在1999年，哈佛大學的研究人員就已經使光速減慢到每秒17米。他們(men) 利用磁場讓一小團冷卻至玻色—愛因斯坦凝聚態的原子雲(yun) 懸浮在真空腔內(nei) ，然後讓一束光通過原子雲(yun) ，便觀測到了光速大大降低的現象。

　　此後，該團隊不斷調整自己的係統，在2001年的實驗中，他們(men) 將一束光儲(chu) 存在另一束激光“傳(chuan) 送帶”上，成功做到了讓光“止步不前”，並且沒有摧毀光子或者擾亂(luan) 它們(men) 的量子態。與(yu) 此同時，另一個(ge) 來自哈佛—史密森天體(ti) 物理中心的團隊借助超冷鈉原子來存儲(chu) 並釋放光能，也達到了同樣的目的。不過，這兩(liang) 項實驗都隻讓光的腳步停頓了幾千分之一秒。而隻有讓這一時長達到秒級以上，才可能找到一種方法將光能相幹存儲(chu) 在一個(ge) 穩定的介質中，就像將電能存儲(chu) 在電容器或電池中一樣。

　　今年年初，美國佐治亞(ya) 理工學院的研究小組獲得新的突破，他們(men) 讓一束光停留了16秒的時間。但研究人員同時承認，要想構建洲際量子信息網絡，存儲(chu) 光的時長至少需以分鍾計而非秒計。

　　到了7月，“分鍾屏障”被德國達姆施塔特大學的研究人員打破。他們(men) 用一種更為(wei) 穩定的介質來取代由電磁場保持的超冷原子雲(yun) ，這種介質是一種不透明的晶體(ti) ，但激光照射可暫時將其變得透明，而光就在這種晶體(ti) 中靜止了60秒。

　　“一分鍾非常非常長。這的確是一個(ge) 重要的裏程碑。”《新科學家》雜誌援引英國聖安德魯斯大學微光子學專(zhuan) 家托馬斯·克勞斯的話說。

　　光是被這樣“封凍”起來的

　　德國研究人員選擇的是低溫下摻有鐠的矽酸釔不透明晶體(ti) ，其擁有一種特性——電磁誘導透明效應，有此效應的介質不會(hui) 吸收某特定頻率的光，也就是說，該介質在這一頻率的光下是透明的。

　　他們(men) 將一束控製激光射向晶體(ti) ，觸發晶體(ti) 內(nei) 部量子級別的反應，使晶體(ti) 變得透明。隨後，他們(men) 用第二束光(可用於(yu) 存儲(chu) 數據/圖像，實驗中存儲(chu) 的是一幅由3條橫線構成的簡單圖片)照射透明的晶體(ti) ，接著關(guan) 閉控製激光束，讓晶體(ti) 變回不透明狀。這不僅(jin) 使第二束光被捕獲在晶體(ti) 中，而且由於(yu) 晶體(ti) 不透明，第二束光無法發生折射，也就是說，這束光線的傳(chuan) 播停止了。

　　由於(yu) 無路可走，被俘光子的能量被晶體(ti) 中的其他原子吸收，而光子攜帶的圖片信息也轉化成了原子自旋激發。接下來，研究人員重新開啟控製激光束，將被捕獲在晶體(ti) 中的光線重新釋放出來，原子自旋激發(即圖片信息)也就重新釋放給光子。這些原子自旋激發可以保持相幹性(數據完整性)的時間為(wei) 一分鍾左右，之後釋放出的光脈衝(chong) (或存儲(chu) 在上麵的圖片)就失真了。

　　光存儲(chu) 由此成為(wei) 可能

　　從(cong) 本質上說，這項成果使光存儲(chu) 成為(wei) 可能，即光線有望作為(wei) 存儲(chu) 和恢複數據的介質。量子計算機可以利用單個(ge) 原子的量子態來存儲(chu) 數據，但原子的量子相幹性很容易受到背景噪音的幹擾，而用光子的量子態，也就是用一束光的電磁場來存儲(chu) 數據，會(hui) 使通過光纖網絡傳(chuan) 輸量子編碼的數據更加容易，從(cong) 而為(wei) 遠程量子通信網絡的建立提供保障。更讓人期待的是，這項研究或許也可以給探索如何讓光加速提供思路。

　　德國研究團隊表示，此次所用晶體(ti) 材料的潛力已經發揮到了極限，如果改用其他材料，比如摻有銪的矽酸釔，再加上特定的磁場，數據存儲(chu) 的時間將有可能延長得更久。但要將這項技術運用到現實世界中的計算機上，還需找到一種在室溫下低噪音儲(chu) 存和傳(chuan) 輸光的方法。