Лене Хау | |
---|---|
Лене Хау в своей лаборатории в Гарварде | |
Родилась | (1959-11-13) 13 ноября 1959 (60 лет). Вайле, Дания |
Национальность | Датчанин |
Alma mater | Орхусский университет |
Известный | Медленный свет, конденсаты Бозе – Эйнштейна, нанотехнологии, квантовая оптика |
Награды | Медаль Оле Рёмера. Премия Джорджа Ледли. Стипендия Макартура. Премия Ригмора и Карла Холста-Кнудсена за научные исследования |
Научная карьера | |
Области | Физика и Нанотехнологии |
Учреждения | Гарвардский университет. Институт науки Роуленда |
Докторанты | Наоми Гинзберг, Кристофер Слоу, Закари Даттон |
Лене Вестергаард Хау (родилась 13 ноября 1959 г. в Вайле, Дания ) - датский физик, который в настоящее время является профессором физики и прикладной физики Маллинкродта в Гарвардском университете. Versity. Она получила докторскую степень в Орхусском университете. В 1999 году она возглавила группу Гарвардского университета, которая с помощью конденсата Бозе-Эйнштейна преуспела в замедлении луча света примерно до 17 <107.>метров в секунду, и в 2001 году смог полностью остановить луч. Более поздняя работа, основанная на этих экспериментах, привела к передаче света в материю, а затем из материи обратно в свет, и этот процесс имеет важные последствия для квантового шифрования и квантовых вычислений. Более поздняя работа включала исследования новых взаимодействий между ультрахолодными атомами и системами наноскопического масштаба. Помимо преподавания физики и прикладной физики, она преподавала в Гарварде энергетику, включая фотоэлектрические элементы, ядерную энергию, батареи и фотосинтез. Помимо ее собственных экспериментов и исследований, ее часто приглашают выступить на международных конференциях, и она участвует в формировании научной политики различных учреждений. Она была основным докладчиком на EliteForsk-konferencen 2013 («Конференция элитных исследований») в Копенгагене, на которой присутствовали министры правительства, а также старшие разработчики научной политики и исследований в Дании. В знак признания ее многочисленных достижений журнал Discover Magazine признал ее в 2002 году одной из 50 самых важных женщин в науке.
После получения степени бакалавра в Математика В 1984 году Хау продолжила обучение в Орхусском университете, получив степень магистра физики, которую она получила два года спустя. В своих докторских исследованиях по квантовой теории Хау работала над идеями, аналогичными тем, которые используются в волоконно-оптических кабелях, несущих свет, но ее работа включала цепочки атомов в кристалле кремния, несущие электроны. Работая над докторской степенью, Хау провела семь месяцев в CERN, Европейской лаборатории физики элементарных частиц около Женевы. Она получила докторскую степень в Орхусском университете в Дании в 1991 году, но к этому времени ее исследовательские интересы изменили направление. В 1991 году она присоединилась к Научному институту Роуленда в Кембридже, Массачусетс в качестве научного сотрудника, начиная исследовать возможности медленного света и холодных атомов. В 1999 году Хау согласился на двухлетнее назначение докторантом в Гарвардском университете. Ее формализованное обучение находится в области теоретической физики, но ее интерес переместился к экспериментальным исследованиям в попытке создать новую форму материи, известную как конденсат Бозе-Эйнштейна. «Хау обратилась в Национальный научный фонд с просьбой выделить средства на изготовление партии этого конденсата, но получила отказ на том основании, что она была теоретиком, для которого такие эксперименты были бы слишком трудными». Не обращая внимания на это, она получила альтернативное финансирование и стала одной из первых физиков, создавших такой конденсат. В сентябре 1999 г. она была назначена Гордон Маккей профессором прикладной физики и профессором физики Гарварда. В 1999 году она также получила должность Маллинкродта профессора физики и прикладной физики в Гарварде. В 2001 году она стала первым человеком, полностью остановившим свет, использовав для этого конденсат Бозе – Эйнштейна. С тех пор она провела обширные исследования и новые экспериментальные работы в электромагнитно индуцированной прозрачности, различных областях квантовой физики, фотоники и внесла свой вклад в разработку новых квантовые устройства и новые наноразмерные приложения.
Хау и ее сотрудники в Гарвардском университете «продемонстрировали превосходный контроль над светом и материей в нескольких экспериментах, но ее эксперимент с двумя конденсатами является одним из самых убедительных». В 2006 году они успешно перенесли кубит из света в материальную волну и обратно в свет, снова используя конденсаты Бозе – Эйнштейна. Подробности эксперимента обсуждаются в публикации от 8 февраля 2007 г. журнала Nature. Эксперимент основан на том, что, согласно квантовой механике, атомы могут вести себя как волны, так и как частицы. Это позволяет атомам делать некоторые нелогичные вещи, например проходить через два отверстия одновременно. В конденсате Бозе-Эйнштейна световой импульс сжимается в 50 миллионов раз без потери какой-либо информации, хранящейся в нем. В этом конденсате Бозе-Эйнштейна информация, закодированная в световом импульсе, может быть передана атомным волнам. Поскольку все атомы движутся когерентно, информация не растворяется в случайном шуме. Свет заставляет некоторые из примерно 1,8 миллиона атомов натрия в облаке переходить в состояния «квантовой суперпозиции» с компонентом с более низкой энергией, который остается на месте, и компонентом с более высокой энергией, который перемещается между двумя облаками. Затем второй «управляющий» лазер записывает форму импульса в атомные волны. Когда этот управляющий луч выключается и световой импульс исчезает, «материальная копия» остается. До этого исследователи не могли легко контролировать оптическую информацию во время ее путешествия, кроме как усиливать сигнал, чтобы избежать затухания. Этот эксперимент Хау и ее коллег стал первым успешным манипулированием когерентной оптической информацией. Новое исследование является «прекрасной демонстрацией», - говорит Ирина Новикова, физик из колледжа Уильяма и Мэри в Вильямсбурге, штат Вирджиния. До этого результата, по ее словам, хранение света измерялось в миллисекундах. «Вот доли секунды. Это действительно драматическое время».
Говоря о его потенциале, Хау сказал: «Пока материя перемещается между двумя конденсатами Бозе-Эйнштейна, мы можем уловить ее, потенциально на несколько минут, и изменить форму. это - измените это - любым способом, которым мы хотим. Эта новая форма квантового управления также может найти применение в развивающихся областях квантовой обработки информации и квантовой криптографии ». Что касается последствий для развития, то «Этот подвиг, обмен квантовой информацией в световой форме и не только в одной, а в двух атомных формах, дает большую поддержку тем, кто надеется разработать квантовые компьютеры », - сказал Джереми Блоксхэм, декан факультета искусств и наук. Хау была удостоена Премии Джорджа Ледли за эту работу, проректор Гарварда Стивен Хайман отметил, что «ее работа является новаторской. Ее исследования стирают границы между фундаментальной и прикладной наукой, опираются на талантливых людей и сотрудников двух школ и нескольких факультетов, и представляет собой буквально яркий пример того, как смелый интеллектуальный риск приводит к огромному вознаграждению ».
В 2009 году Хау и его команда охлаждали с помощью лазера облака из миллиона атомов рубидия до уровня всего лишь на долю градуса выше абсолютного нуля. Затем они запустили это атомное облако миллиметровой длины к подвешенной углеродной нанотрубке, расположенной на расстоянии примерно двух сантиметров и заряженной до сотен вольт. Результаты были опубликованы в 2010 году и ознаменовали новые взаимодействия между холодными атомами и наноразмерными системами. Они заметили, что большинство атомов проходит мимо, но примерно 10 атомов на миллион неизбежно притягиваются, что приводит к резкому ускорению их движения и температуры. «В этот момент ускоряющиеся атомы разделяются на электрон и ион, параллельно вращающиеся вокруг нанопроволоки, завершая каждую орбиту всего за несколько триллионных долей секунды. Электрон в конечном итоге засасывается в нанотрубку через квантовое туннелирование, в результате чего его ион-спутник стрелять - отражаясь от сильного заряда 300-вольтовой нанотрубки - со скоростью примерно 26 километров в секунду, или 59 000 миль в час ». Атомы могут быстро распадаться без столкновения друг с другом в этом эксперименте. Команда сразу отмечает, что этот эффект создается не гравитацией, как рассчитано в черных дырах, существующих в космосе, а высоким электрическим зарядом в нанотрубке. Эксперимент сочетает нанотехнологию с холодными атомами, чтобы продемонстрировать новый тип одноатомного интегрированного в микросхему детектора с высоким разрешением, который, в конечном итоге, сможет определять полосы от интерференции материальных волн. Ученые также предвидят ряд фундаментальных исследований отдельных атомов, которые станут возможными благодаря их установке.
Ученым удается остановить свет, удержать его в облаке охлажденных атомов, известном как конденсат Бозе-Эйнштейна, а затем выпустить во втором облаке на небольшом расстоянии. Мы поговорим о работе и ее потенциальных приложениях в обработке информации.