Forscher verlangsamen Licht mit nur zehn Atomen

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Einem japanisch-amerikanischen Forscherteam ist es gelungen, einen Lichtstrahl durch die Wechselwirkung mit nur zehn Atomen abzubremsen. Die Atome befinden sich dabei in einem mikroskopisch kleinen Resonanzkörper, in dem der Lichtstrahl viele Male reflektiert und auf diese Weise mit den Atomen wechselwirkt. Diese Technik könnte unter anderem bei der Erforschung quantenoptischer Phänomene oder bei der Herstellung von Quantencomputern eingesetzt werden, berichten die Forscher im Fachmagazin Physical Review Letters.

Licht breitet sich in Materie langsamer aus als im Vakuum. Die elektromagnetischen Schwingungen regen die Atome der Materie zur Aussendung einer phasenverschobenen elektromagnetischen Strahlung an, und dies setzt die Geschwindigkeit des Lichtstrahls herab. Dazu muss der Lichtstrahl allerdings in der Regel mit einer großen Menge Materie wechselwirken ? der Minimalrekord lag bisher bei etwa einer Million Atome eines Bose-Einstein-Kondensats.

Yukiko Shimizu von der Universität von Tokio und seinen amerikanischen Kollegen vom National Institute of Standards and Technology in Colorado ist es nun gelungen, die Geschwindigkeit eines kurzen Lichtblitzes mit nur zehn Atomen zu manipulieren. Die Atome befinden sich dazu in einem etwa 70 Mikrometer langen Resonanzkörper, der den Lichtimpuls quasi einfängt ? der Puls wird an den Wänden des Resonanzkörpers viele Male reflektiert. Dies führt dazu, dass der Lichtblitz effektiv mit viel mehr als nur zehn Atomen wechselwirkt.

Die Forscher konnten in ihrer Arbeit zeigen, dass die Form des Lichtimpulses und damit die Lichtgeschwindigkeit seiner Frequenzkomponenten durch die zehn Atome verändert wird. In einem nächsten Experiment wollen die Forscher nun herausfinden, ob sich auf diese Weise auch quantenverschränkte Photonen manipulieren lassen. Dieses Verfahren könnte etwa bei der Herstellung von Quantencomputern Anwendung finden.

Stefan Maier

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