Fizicienii au reușit să păstreze lumina timp de un minut. Cum funcționează experimentul care ar putea ajuta calculatoarele cuantice

Lumina se deplasează în vid cu aproximativ 300.000 de kilometri pe secundă, însă cercetătorii au găsit metode prin care informația transportată de fotoni poate fi oprită temporar și păstrată în materie. Un astfel de rezultat ar putea avea implicații importante pentru dezvoltarea rețelelor cuantice, unde datele trebuie transmise și stocate fără pierderea proprietăților lor delicate.

Ideea nu presupune oprirea luminii în sensul obișnuit al expresiei. Într-o memorie cuantică, impulsul luminos este transformat într-o excitație colectivă a atomilor dintr-un material special. Informația poate rămâne stocată acolo, urmând să fie transformată din nou în lumină atunci când este nevoie.

Precizare importantă: informația din materialul-sursă este prezentată ca o descoperire recentă, dar experimentul de stocare a luminii timp de un minut a fost realizat în 2013. Mai mult, în 2021, o echipă din China a raportat stocarea coerentă a luminii pentru mai bine de o oră. Așadar, subiectul merită tratat prin prisma evoluției memoriilor cuantice, nu ca o premieră din noiembrie 2026.

Experimentul care a permis stocarea luminii timp de un minut

Rezultatul de un minut a fost obținut de cercetători de la Universitatea Tehnică din Darmstadt, Germania. Studiul a demonstrat că un impuls luminos poate fi păstrat într-un cristal special și recuperat ulterior. Cercetătorii au folosit un material care conținea ioni de praseodim, un element din categoria pământurilor rare.

Experimentul a presupus folosirea unui laser de control pentru a modifica modul în care lumina interacționa cu materialul. Impulsul a fost încetinit, iar informația sa a fost transferată către atomii cristalului. După un minut, cercetătorii au putut recupera semnalul și au demonstrat că imaginea formată din trei benzi luminoase fusese păstrată.

Pentru a menține informația suficient de mult timp, echipa a folosit câmpuri magnetice și impulsuri de înaltă frecvență, care au redus efectele perturbărilor din mediul înconjurător. Cercetarea a fost prezentată public în 2014, deși rezultatele au fost obținute anterior.

Cum poate fi păstrată lumina într-un cristal

Expresia „oprirea luminii” este o simplificare a procesului fizic. Fotoni nu rămân blocați în interiorul cristalului ca niște particule imobilizate. În schimb, informația transportată de impulsul luminos este transferată către o excitație atomică, care poate fi păstrată și apoi transformată din nou în semnal luminos.

Vezi și:

Oamenii de știință au creat un robot cât o gumă de mestecat care înoată cu ajutorul celulelor musculare vii

Oamenii de știință au recreat o furtună extremă în cel mai mare generator de valuri din lume. Descoperirea surprinzătoare care ar putea salva orașele de coastă de inundații

Una dintre tehnicile folosite în acest domeniu este transparența indusă electromagnetic, cunoscută sub abrevierea EIT. Un laser de control modifică proprietățile optice ale materialului și permite transferul informației din câmpul luminos către atomii mediului. Prin activarea ulterioară a câmpului de control, semnalul poate fi recuperat.

Cercetătorii de la Universitatea Tehnică din Darmstadt folosesc cristale dopate cu ioni de pământuri rare și metode de control al coerenței pentru a limita pierderea informației. Potrivit prezentării oficiale a laboratorului, echipa a obținut timpi de stocare de aproximativ un minut pentru impulsuri luminoase clasice, cu o eficiență de până la aproape 80%. Pentru lumina non-clasică, la nivelul unui singur foton, cercetătorii au raportat ulterior o durată de stocare de o secundă.

Cercetătorii au depășit ulterior pragul de un minut

În mai 2021, Academia Chineză de Științe a anunțat un rezultat care a dus stocarea coerentă a semnalelor luminoase la peste o oră. Experimentul a fost realizat de o echipă de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China, folosind o memorie optică bazată pe protocolul atomic frequency comb, într-un câmp magnetic special.

Pentru a proteja informația stocată, cercetătorii au utilizat tehnici de decuplare dinamică, menite să reducă efectele perturbărilor asupra coerenței cuantice. După o oră, fidelitatea măsurată printr-un experiment de interferență de tip time-bin a fost de 96,4%. Academia Chineză de Științe a precizat că rezultatul depășea performanța de un minut obținută de echipa germană în 2013.

Ce progrese au fost raportate în 2026 și de ce contează

Cercetările recente urmăresc nu doar păstrarea luminii pentru perioade mai lungi, ci și construirea unor memorii cuantice capabile să funcționeze cu fotoni individuali. Această diferență este importantă: stocarea unui impuls luminos clasic nu demonstrează automat că toate proprietățile unui foton individual, inclusiv cele necesare procesării informației cuantice, pot fi păstrate în aceleași condiții.

Un studiu publicat în Physical Review Letters la 16 septembrie 2026 prezintă o memorie cuantică bazată pe un cristal de ortosilicat de ytriu dopat cu praseodim. Echipa a demonstrat stocarea unor fotoni individuali pentru perioade de până la 180 de microsecunde, folosind o secvență de reorientare a spinului, numită XY4, pentru a limita pierderea coerenței. Pentru impulsurile luminoase clasice, timpul de stocare a ajuns la aproximativ trei milisecunde în același experiment.

Aceste rezultate sunt relevante pentru dezvoltarea rețelelor cuantice, în care informația trebuie transmisă între noduri aflate la distanță. Memoriile ar putea permite păstrarea temporară a fotonilor până când alte componente ale rețelei sunt pregătite să continue procesarea sau transmiterea datelor. Un astfel de mecanism este important și pentru repetitoarele cuantice, dispozitive care ar putea extinde comunicațiile cuantice pe distanțe mari.

Rămân însă provocări legate de eficiența recuperării informației, stabilitatea materialelor și reducerea zgomotului. Pentru ca aceste tehnologii să poată fi folosite în sisteme practice, cercetătorii trebuie să obțină memorii care combină timpi mari de stocare cu fidelitate ridicată și pierderi cât mai mici.

ASUS Chromebox 6a, mini PC-ul care poate controla patru monitoare 4K simultan. Vine cu Wi-Fi 7, procesoare Intel și ChromeOS