光的速度在真空介质中约为30万公里每秒,在其他介质中光速有所下降,例如在水中大约为22.5万公里每秒。那么光子的速度能大幅降低,甚至停止吗?

其实这是光子学和光通信发展过程中的重要研究问题,最近二十来年内,人们在光速度的减慢以及光信息的存储领域已经有了长足的发展,逐渐实现对光子的有效操控和传输。

其中典型的是基于多能级原子系统与光的相互作用而发展起来的电磁诱导透明技术(EIT),它是实现光速减慢和信息光量子信息储存和读取的重要关键技术。1991年科学家首次利用脉冲激光在三能级的原子系统中观察到了EIT效应。提出了利用EIT介质强色散高透射的特性可以实现光速的减慢。根据这种物理思想,在上世纪90年代,很多小组实现了光速的减慢。

激光冷却原子技术的可以磁光阱对冷原子的囚禁,实现玻色-爱因斯塔凝聚BEC。1999年Nature杂志报道了令人震惊的进展,哈佛大学的的Hau小组在超冷钠原子的玻色-爱因斯坦凝聚BEC中观测到光速被减慢到17m/s。随后多个小组利用不同原子系统中实现了光速的减慢,例如Budker小组利用铷原子体系减慢光速到8m/s。

进入新世纪后,光速减慢实验技术的发展使光速减慢到零成为可能,2001年Phillips小组在铷原子蒸汽中成功减低光速为零。上文提到的哈佛大学的Hau小组也在同期实现了在超冷钠原子体系中光速为零。光速减慢技术的发展从而给后续的光存储研究打下了的基础。