Tre vilde kvanteeksperimenter bekræfter 30 år gammel teori

Lyset er overalt.

Det flyver rundt i bølger konstant, og støder lysets fotoner på en blok af atomer – din hånd eller et glas med mælk – spreder det sig, og der sker en såkaldt lysspredning.

Lysspredningen er den universelle årsag til, at du kan se og skelne ting fra hinanden. Når himlen ser blå ud, er det eksempelvis, fordi lyset fra Solen støder på en masse luftmolekyler i atmosfæren, der spreder blåt lys.

Nu har forskere for første gang nogensinde blokeret spredningen af lys i små skyer af gas, fremgår det af hele tre studier, som du kan læse nærmere beskrevet på Videnskab.dk.

Forsøgene, som de tre forskningsgrupper hver især har gennemført, bekræfter en over 30 år gammel teori.

Læs også: Hvad er lys?

Eksperimentel tour de force

Bag ét af eksperimenterne står den danske fysiker Niels Kjærgaard, der er professor ved University of Otago i New Zealand.

»Alle synlige ting spreder lys. Det er sådan, vi ser dem. Grunden til, at et glas med mælk er hvidt, er, at der sker en lysspredning. Hvis der ikke sker en lysspredning, vil mælken bare være helt klar og i princippet være usynlig,« forklarer Niels Kjærgaard, da Videnskab.dk fanger ham fra det newzealandske.

»Vi har været i stand til at blokere denne lysspredning med gasatomer, og det er en stor nyhed i fysikkredse,« siger han.

På sigt kan opdagelserne have betydning for udviklingen af kvantecomputere, atomure og anden kvanteteknologi. Det vender vi tilbage til.

At nyheden er stor, bekræfter Georg Bruun, professor i fysik på Aarhus Universitet. Han har ikke været involveret i de nye studier, men læst dem for Videnskab.dk.

»Lys spreder sig, fordi fotoner vekselvirker med atomer. Men hvis man kan lære at kontrollere denne vekselvirkning mellem atomer og fotoner, åbner det på lang sigt for mange muligheder. Det er netop det, det er lykkedes dem i disse eksperimenter,« siger Georg Bruun og fortsætter:

»Det er imponerende. Teorien bag forsøgene har været kendt længe og bygger på grundlæggende viden om fysik. Men eksperimentelt er studierne en tour de force. Så det er et meget flot arbejde,« lyder det fra Georg Bruun.

Læs også: Hvor forsvinder lyset hen, når jeg slukker det?

»Spiser kirsebær med de store«

Danske Niels Kjærgaard er da også i fint selskab.

Bag ét af de tre nye studier står en forskningsgruppe fra MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, der ledes af Wolfgang Ketterle, som modtog Nobelprisen i fysik i 2001.

Den anden forskergruppe ledes af Jun Ye fra University of Colorado Boulder, der netop har vundet den prestigefyldte Breakthrough Prize i grundfysik.

»Vi er sådan lidt underdogs i det her. Så for os er det stort, at vi kan spise kirsebær med de helt store. Og de eksperimenter, vi har præsteret, har ikke været ringere end deres,« lyder det fra Niels Kjærgaard, der har lavet studiet med sin kollega Amita Deb.

Læs også: Kvantemekanikken og universets byggesten

Kan forbedre kvantecomputere i fremtiden

Og hvad kan det så bruges til?

Forsøgene her er nørdet fysik til den store guldmedalje, og vi kan ikke direkte overføre indsigterne til noget, som du og jeg kender fra vores hverdag. Ikke endnu, i hvert fald.

Perspektiverne er dog store, påpeger Niels Kjærgaard. I sidste ende kan blokaden af lysspredning bruges til at forbedre kvantecomputere, atomure og anden kvanteteknologi.

»Kvanteteknologi er ekstremt skrøbelig over for ydre omstændigheder – eksempelvis lys. Så hvis man kan bremse eller blokere lysspredningen på den her måde, vil det på sigt kunne beskytte kvanteteknologier og gøre dem endnu mere effektive,« lyder det fra Niels Kjærgaard til Videnskab.dk.

Georg Bruun er enig i, at resultaterne på sigt kan bruges til at forbedre komponenter i kvanteteknologi.

»Det er stadig spekulativt,« tilføjer han. »Men på det teknologiske og eksperimentelle plan åbner studierne for, at kvanteteknologien på sigt kan gøres mere effektiv.«