Лене Хау - Lene Hau

Лене Хау
Профессор Лене Хау в своей лаборатории в Гарварде.jpg
Лене Хау в своей лаборатории в Гарварде
Родился ( 1959-11-13 )13 ноября 1959 г. (61 год)
Национальность Датский
Альма-матер Орхусский университет
Известен Медленный свет , конденсаты Бозе – Эйнштейна , нанотехнологии , квантовая оптика.
Награды Медаль Оле Рёмера
Премия Джорджа Ледли
Стипендия Макартура
Ригмор и Премия Карла Холста-Кнудсена за научные исследования
Научная карьера
Поля Физика и нанотехнологии
Учреждения Институт науки Роуленда Гарвардского университета
Докторанты Наоми Гинзберг , Кристофер Слоу , Закари Даттон

Лене Вестергаард Хау ( датский:  [ˈle̝ːnə ˈvestɐˌkɒˀ ˈhɑw] ; родился 13 ноября 1959 г.) - датский физик и педагог. Она - профессор физики и прикладной физики Маллинкродта в Гарвардском университете .

В 1999 году она возглавила группу из Гарвардского университета, которая с помощью конденсата Бозе-Эйнштейна преуспела в замедлении луча света примерно до 17 метров в секунду , а в 2001 году смогла 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 имел 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 структурировании научной политики различных учреждений. Она была основным докладчиком на EliteForsk-konferencen 2013 («Конференция элитных исследований») в Копенгагене , на котором 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.

Ранняя жизнь, семья и образование

Хау родился в Вайле , Дания .

Хау получила степень бакалавра математики в 1984 году в Орхусском университете в Дании. Хау продолжила обучение там, получив два года спустя степень магистра физики.

В своей докторской диссертации 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 ЦЕРНе , Европейской лаборатории физики элементарных частиц недалеко от Женевы . Она получила докторскую степень в Орхусском университете в 1991 году, но к этому времени ее исследовательские интересы изменили направление.

Карьера

В 1991 году она присоединилась к Научному институту Роуленда в Кембридже, штат Массачусетс, в качестве научного сотрудника, начав исследовать возможности медленного света и холодных атомов. В 1999 году Хау согласился на двухлетнее назначение в качестве постдокторанта в Гарвардском университете. Ее формализованное образование находится в области теоретической физики, но ее интерес переместился в экспериментальные исследования в попытке создать новую форму материи, известную как конденсат Бозе-Эйнштейна . «Хау обратилась в Национальный научный фонд за финансированием для производства партии этого конденсата, но получила отказ на том основании, что она теоретик, для которого такие эксперименты было бы слишком сложно провести». Не обращая внимания на это, она получила альтернативное финансирование и стала одной из первых физиков, создавших такой конденсат. В сентябре 1999 года она была назначена профессором прикладной физики Гордона Маккея и профессором физики в Гарварде. В 1999 году она также получила должность профессора Маллинкродта , и теперь она профессор 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 области электромагнитно индуцированной прозрачности , различных областях квантовой физики и фотоники, а также внесла свой вклад в разработку новых квантовых устройств и новых наноразмерных приложений.

Перенос кубита

Хау и ее сотрудники из Гарвардского университета «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 перевели кубит из света в волну материи и обратно в свет, снова используя конденсаты Бозе – Эйнштейна . Подробности эксперимента обсуждаются в публикации журнала Nature от 8 февраля 2007 года . Эксперимент основан на том, что, согласно квантовой механике, атомы могут вести себя как волны, а также 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 контрольный 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 - «прекрасная демонстрация», - 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».

О его потенциале Хау сказал: «Пока материя перемещается между двумя конденсатами Бозе-Эйнштейна, мы можем уловить ее, потенциально на несколько минут, и изменить ее - изменить - любым способом, которым мы захотим. Эта новая форма квантового управления может также имеют приложения 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 науки. на факультете 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, привлекают таланты и людей двух школ и нескольких факультетов и предоставляют Буквально яркий пример того, как смелый интеллектуальный риск приводит к огромному вознаграждению ».

Холодные атомы и наноразмерные системы

Захваченный атом разрывается на части, когда его электрон засасывается в нанотрубку.

В 2009 году Хау и его команда охлаждали облака из миллиона атомов рубидия, охлажденные лазером, до температуры 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, заставляя их резко ускоряться как в движении, так и в температуре. «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 стрелять - отражаясь сильным зарядом нанотрубки на 300 вольт - со скоростью примерно 26 километров в секунду, или 59 000 миль в час ». Атомы могут быстро распадаться, не сталкиваясь друг с другом в этом эксперименте. Команда быстро отмечает, что этот эффект создается не гравитацией, как рассчитано в черных дырах , существующих в космосе, а высоким электрическим зарядом в нанотрубке. Эксперимент сочетает в себе нанотехнологию с холодными атомами, чтобы продемонстрировать новый тип одноатомного интегрированного в микросхему детектора с высоким разрешением, который в конечном итоге сможет распознавать полосы от интерференции материальных волн. Ученые также предвидят ряд фундаментальных исследований одного атома, которые станут возможными благодаря их установке.

Награды

Публикации

  • Лене Вестергаард Хау, отдел управления светом 7 Фонда Анненберга "Физика для 21 века"
  • Энн Гудселл, Трюгве Ристроф, Дж. А. Головченко и Лене Вестергаард Хау, Полевая ионизация холодных атомов у стенки одиночной углеродной нанотрубки (2010)
  • Руи Чжан, Шон Р. Гарнер и Лене Вестергаард Хау, Создание долговременной когерентной оптической памяти посредством контролируемых нелинейных взаимодействий в конденсатах Бозе – Эйнштейна (2009)
  • Наоми С. Гинзберг , Шон Р. Гарнер и Лене Вестергаард Хау, Когерентное управление оптической информацией с динамикой материальных волн (2007).
  • Наоми С. Гинзберг , Иоахим Бранд, Лене Вестергаард Хау, Наблюдение структур гибридных солитонных вихревых колец в конденсатах Бозе – Эйнштейна (2005).
  • Чиен Лю, Захари Даттон , Сайрус Х. Бехрузи, Лене Вестергаард Хау, Наблюдение за когерентным оптическим хранением информации в атомной среде с использованием остановленных световых импульсов
  • Лене Вестергаард Хау, С. Э. Харрис , Захари Даттон , Сайрус Х. Бехрузи, Снижение скорости света до 17 метров в секунду в ультрахолодном атомном газе

дальнейшее чтение

  • Лене Вестергаард Хау, Квантовая оптика: замедление одиночных фотонов
  • Брайан Мерфи и Лене Вестергаард Хау, Электрооптические нанолучки для нейтральных атомов ,
  • Лене Вестергаард Хау, Оптическая обработка информации в конденсатах Бозе – Эйнштейна ,
  • Лене Вестергаард Хау, Квантовая физика - запутанные воспоминания ,
  • Лене Вестергаард Хау, Нелинейная оптика: шокирующие сверхтекучие жидкости ,
  • Кристофер Слоу , Лоран Вернак, Лене Вестергаард Хау, источник холодного рубидия с высокой текучестью
  • Кристофер Слоу , Наоми С. Гинзберг , Трюгве Ристроф, Энн Гудселл и Лене Вестергаард Хау, Сверхмедленный свет и конденсаты Бозе – Эйнштейна: двустороннее управление с когерентным светом и атомными полями
  • Марин Солячич , Элефтериос Лидорикис, Дж. Д. Хоаннопулос, Лене Вестергаард Хау, Полностью оптическая коммутация со сверхмалым энергопотреблением
  • Трюгве Ристроф, Энн Гудселл, Дж. А. Головченко и Лене Вестергаард Хау, Обнаружение и квантованная проводимость нейтральных атомов вблизи заряженной углеродной нанотрубки
  • Захари Даттон , Лене Вестергаард Хау, Хранение и обработка оптической информации с помощью сверхмедленного света в конденсатах Бозе – Эйнштейна
  • Закари Даттон , Наоми С. Гинзберг , Кристофер Слоу и Лене Вестергаард Хау, Искусство приручения света: сверхмедленный и остановленный свет
  • Лене Вестергаард Хау, Ледяной свет
  • Захари Даттон , Майкл Бадд, Кристофер Слоу , Лене Вестергаард Хау, Наблюдение квантовых ударных волн, создаваемых сверхсжатыми медленными световыми импульсами в конденсате Бозе – Эйнштейна
  • Лене Вестергаард Хау, « Укрощение света с помощью холодных атомов» - очерк. Опубликовано Институтом физики, Великобритания.
  • BD Busch, Chien Liu, Z. Dutton , CH Behroozi, L. Vestergaard Hau, Наблюдение динамики взаимодействия в облаках бозе-конденсированных атомов при конечных температурах
  • Лю Ч., Буш Б.Д., Даттон З. и Хау Л.В., Анизотропное расширение бозе-газов конечной температуры - возникновение эффектов взаимодействия между конденсированными и неконденсированными атомами , Труды конференции по новым направлениям в атомной физике, Кембридж, Англия, Июль 1998 г., ред. CT Whelan, RM Dreizler, JH Macek и HRJ Walters, (Пленум, 1999).
  • Лене Хау, BEC и световые скорости 38 миль / час: материалы семинара по конденсации Бозе – Эйнштейна и вырожденным ферми-газам, из семинара по конденсации Бозе – Эйнштейна и вырожденным ферми-газам Доклад Хау: подкаст и файлы изображений.
  • Лене Вестергаард Хау, Б. Д. Буш, Чиен Лю, Захари Даттон , Майкл М. Бернс, Дж. А. Головченко , Пространственные изображения, близкие к резонансным, замкнутых конденсатов Бозе – Эйнштейна в магнитной бутылке с 4 диафрагмами
  • Лене Вестергаард Хау, Б. Д. Буш, Чиен Лю, Майкл М. Бернс, Дж. А. Головченко , Холодные атомы и создание новых состояний материи: конденсаты Бозе – Эйнштейна, состояния Капицы и 2D магнитные атомы водорода (фотонные, электронные и атомные столкновения : Приглашенные доклады 20-й Международной конференции по электронным и атомным столкновениям (ICEAC), Вена, Австрия, 23–29 июля 1997 г.) Ф. Аумайр и Х. П. Винтер, редакторы
  • Лене Вестергаард Хау, Дж. А. Головченко , Майкл М. Бернс, Суперсимметрия и привязка магнитного атома к нитевому току
  • Лене Вестергаард Хау, Дж. А. Головченко и Майкл М. Бернс, Новый источник атомного пучка: «подсвечник»
  • Лене Вестергаард Хау, Майкл М. Бернс и Дж. А. Головченко , Связанные состояния направленных материальных волн: атом и заряженный провод
  • « Абсолютный ноль и покорение холода »
  • " Абсолютный ноль и покорение холода " Дата публикации: 1 декабря 1999 г. Издатель: Houghton Mifflin

использованная литература

внешние ссылки