光線是目前已知宇宙中傳播速度（dù）最快的，在空氣和真空中（zhōng），光（guāng）速接近每秒30萬千米；但在通（tōng）過某些透明介質時（shí），比如水或者玻璃，由於折（shé）射的關係，光（guāng）速會稍微減慢（màn），當然，這種減速極其（qí）有限，這一過程根本不可能被（bèi）人們感知。

      不過，科學家希望通過類似的效應來攔截（jié）、捕獲並重新釋放光，這是研製量子中繼器的重要步驟，也是（shì）未來（lái）打（dǎ）造強大的量子計（jì）算機以及構建長距離量子（zǐ）通信的基礎。事實上，在過去的研（yán）究中，光的傳播速（sù）度不僅能（néng）夠被極大地降低，甚至還（hái）可以讓光停下，而停留的時間也從最初的轉瞬即逝，逐（zhú）漸延長到以秒來衡量。而最近，來自德國的科學（xué）家更是創（chuàng）下紀錄：他們利用一種特（tè）殊晶體作為介質，將光“拘留”在內（nèi），時（shí）間持續了整整一分鍾。

    從幾千（qiān）分之（zhī）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（de）研究人員就已經使光速減慢到每秒17米。他們利用磁場讓一小團冷卻至玻色?愛因斯坦凝聚態的原子雲懸浮在真（zhēn）空腔內，然後讓一束光通過原子雲，便觀測到了光速大大降低的（de）現象。

      此後，該（gāi）團隊不斷調整自己的係統，在2001年的實驗中，他們將一束光儲（chǔ）存在另一束激光“傳（chuán）送帶”上，成功做到了讓光（guāng）“止步不前”，並且沒（méi）有摧毀光子或者擾亂它們的量子態。與（yǔ）此同時，另一（yī）個（gè）來自哈佛?史密森天體物理中心的團隊借助超冷鈉原子來存儲並（bìng）釋放光能，也達到了同樣（yàng）的目的。不過，這兩項實驗（yàn）都（dōu）隻讓光的腳步停（tíng）頓了幾（jǐ）千分之一（yī）秒。而隻有（yǒu）讓這一時長達到秒（miǎo）級（jí）以上，才可能找到一種方法將光能相（xiàng）幹存儲在一個穩（wěn）定的介質（zhì）中，就像將電能存儲在電（diàn）容器或（huò）電池（chí）中一樣。

      今年年（nián）初，美國佐治（zhì）亞理工學院的研（yán）究小組獲（huò）得新的突破，他（tā）們讓一束（shù）光停留了（le）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（cún）儲光的時長（zhǎng）至少需以分鍾（zhōng）計而非秒計。

      到了7月（yuè），“分鍾屏障”被德國達姆施塔特大（dà）學的研究人員打破。他（tā）們用一種更（gèng）為穩定的介質來取代由電磁場保持的（de）超冷原子雲，這種介質是一種不透明（míng）的晶體，但激（jī）光照射可暫時將其變得透明，而光就在這種（zhǒng）晶體中靜止（zhǐ）了60秒。

      “一分（fèn）鍾非常非（fēi）常長。這的確是一個重要的裏程碑。”《新科學家》雜誌援引（yǐn）英國聖安德魯斯（sī）大學微光子學專家托馬斯?克勞（láo）斯的話說。

    光是被這樣“封凍”起來的

      德國研究人員選擇的是（shì）低溫下摻有鐠的矽酸釔不透明晶體（tǐ），其擁有一種特（tè）性??電磁誘導透明（míng）效應，有此效應的介質不會吸收某特定頻率（lǜ）的光，也（yě）就是說，該介質（zhì）在這一頻率的光（guāng）下是（shì）透明的。

      他（tā）們（men）將一束控製激光（guāng）射向晶體，觸發晶體內部量子級別的（de）反應，使晶體變得透明。隨（suí）後，他們用第二束光（guāng）（可用（yòng）於存儲數據/圖像，實驗（yàn）中存儲的是一幅由3條橫線（xiàn）構成的簡單圖片）照射透明的晶體，接著（zhe）關閉控製激光束，讓晶體變回不透明狀。這不僅使第二束光（guāng）被（bèi）捕獲在晶體中，而且由於晶體不透明，第二束光無法發生（shēng）折射，也就是（shì）說，這束光線（xiàn）的傳播停（tíng）止（zhǐ）了。

      由（yóu）於無路可走（zǒu），被俘光子的能量被晶體中的其他原子吸收，而光子攜帶的（de）圖片信息也轉化成了原子自旋激發。接下來（lái），研究人員重新開啟控製激光束，將被捕獲在晶（jīng）體中的光線重新（xīn）釋放出來，原子（zǐ）自旋激發（即圖片信息）也就重新釋放給光子。這些（xiē）原子自旋激發可以保持相幹性（xìng）（數據完整性）的時間為一分鍾左右，之後釋放出的（de）光脈衝（或存儲在上麵的圖（tú）片）就失真了。

    光存儲由此成為可能

      從本質上說，這項成果使（shǐ）光存儲成為可能，即光線有望作為存（cún）儲和恢複數據（jù）的介（jiè）質。量子計算機可以利（lì）用單個原（yuán）子的量（liàng）子態來存儲數據，但原子的量子相幹性很（hěn）容易受到背景噪音（yīn）的幹擾，而用光子（zǐ）的量子態（tài），也（yě）就是用一束光的（de）電磁場來存儲數據，會使通過光纖網絡（luò）傳輸量子（zǐ）編碼（mǎ）的數據更加容易，從而為遠程量子通信網絡的建立提（tí）供保障。更讓（ràng）人期待的是，這項研究或許也可以給探索如何讓光加速提（tí）供思路。

      德國研究團（tuán）隊（duì）表示，此次所用晶體材料的潛力已經發（fā）揮到（dào）了極限，如（rú）果改用其他材料，比如摻有銪（yǒu）的（de）矽酸釔，再加上特定的磁場，數據存儲的時（shí）間將有可能延（yán）長得更久。但要將這項技（jì）術運用到（dào）現實世界中的計算（suàn）機上，還需找到一種在室（shì）溫下低噪音（yīn）儲存和傳輸光的方法。