I centrum for det banebrydende eksperiment stod den danske forsker Lene Vestergaard Hau (f. 1959). Som nyuddannet kandidat modtog hun et rejselegat fra Carlsbergfondet, der gav hende mulighed for at tage til Harvard og forfølge sin forskning dér.

Allerede på dette tidspunkt havde hun en stærk passion for grundforskning og nysgerrighedsdrevet videnskab. Hau har siden ofte fremhævet, hvordan hendes danske skolegang og opvækst i et åbent og undersøgende læringsmiljø lagde fundamentet for hendes videnskabelige tilgang. I Danmark, har hun sagt, lærte hun at tænke selvstændigt og udforske det ukendte.

I dag er Hau internationalt anerkendt for sin forskning i brugen af såkaldte Bose-Einstein-kondensater til manipulation af lysets hastighed. Et Bose-Einsteinkondensat er en helt særlig form for stof, som opstår, når gas køles ned til næsten det absolutte nulpunkt ved –273,15 °C. Ved så lave temperaturer bevæger gaspartiklerne sig næsten ikke, og de begynder i stedet at opføre sig som én samlet “superpartikel” i stedet for som mange individuelle partikler.

I 1997 skabte Hau og hendes team af forskere et Bose-Einstein-kondensat af ultrakolde natrium-atomer, som de senere sendte lys igennem. Da lysstrålen bevægede sig ind i denne sky af atomer, blev lysets fotoner effektivt “fanget” af atomerne og derefter frigivet igen kort tid efter.

Denne fangst og genudsendelse fik lyset til at bevæge sig ekstremt langsomt. Opdagelsen var revolutionerende, da den ændrede forståelsen af, hvordan lys og stof kan interagere. Den åbnede også nye muligheder for at bruge lys inden for kvantekommunikation og udvikling af kvantecomputere.

For Hau var det dog ikke nok at bremse lyset til landevejshastighed. Hun ville stoppe det helt, og det lykkedes i 2001, da hendes gruppe af forskere fandt ud af og demonstrerede, at de ved at slukke for en kontrollaser i deres forsøgsopsætning kunne fange selve lyspulsen og gemme den inde i kondensatets atomer. Da de tændte for kontrollaseren igen, blev lyset frigjort, præcis hvor det stoppede. Forsøget viste for første gang, at lys kan opbevares midlertidigt i atomer, hvilket åbnede for nye perspektiver inden for datalagring og kvantehukommelse.

I 2007 viste Hau, at lys kan omdannes til stof, flyttes og derefter omdannes til lys igen – en opdagelse, der måske lyder som science fiction, men i virkeligheden er solid kvantefysik. Selvom forklaringen ligger i den teoretiske kvantefysik, var hendes ideer og deraf følgende observationer fuldstændigt uventede for forskningen. 

Først bremsede hun en lyspuls ved at sende den gennem et Bose-Einsteinkondensat. Da kontrollaseren blev slukket, blev lyset fanget i kondensatets atomer og omdannet til et “stofaftryk” i form af en lille atompuls. Derefter kunne stofaftrykket flyttes, hvorefter man tændte kontrollaseren igen. Lyset blev nu frigivet i samme form og med samme kvanteinformation som ved indgangen – en bedrift, der imponerede fysikere verden over.

Haus forskning har haft grundlæggende betydning for forståelsen af samspillet mellem lys og stof, og for hvordan man kan manipulere med lysets hastighed. Hendes resultater har åbnet for nye teknologier som kvantecomputere, ultrapræcise målinger, sensorer og datakommunikation via lyspulser. Muligheden for at bremse, standse og genoptage lys har især vist sig vigtig for lagring og transport af kvanteinformation – et nøgleområde i udviklingen af fremtidens kvantecomputere og sikre kommunikationssystemer.

Kapitlet er skrevet af Kristian Sjøgren.