Система хранения данных на фотонах

Во всяком случае так ее называют создатели, хотя название не вполне корректно — фотонов требуется несколько. И все же. Джон Хоуэлл (John Howell) и его коллеги из университета Рочестера (University of Rochester) сделали огромный шаг на пути создания систем хранения данных в виде «замороженного» света.

Физики сумели «записать» визуальную информацию, состоящую из нескольких сотен пикселей на 100 фотонов, пропущенных через установку по одному, затем приостановить их бег, а после — восстановить изображение.

Невероятный, на первый взгляд, фокус стал возможным благодаря законам квантовой механики и тому факту, что фотон — это не только частица, но и волна. В своей установке Хоуэлл сумел использовать этот дуализм — он послал импульс света, величиной в один фотон, через трафарет, на котором были вырезаны буквы UR.

В качестве волны этот фотон прошел через все части трафарета одновременно, неся с собой информацию о нем. Далее импульс света попал в небольшую ячейку с газообразным цезием, находящемся при температуре 100 градусов по Цельсию, где свет был замедлен.

Хоуэлл сумел задержать импульс на 100 наносекунд, что позволило большему числу таких импульсов, посланных следом, поспеть в ячейку, прежде, чем первый фотон покинул ее. Всего таких сохраненных единичных фотонов было 100. После их выхода из цезиевого замедлителя они были направлены в камеру, в которой и было восстановлено начальное изображение — нечто вроде распределения вероятностей прохождения фотонов через те или иные части трафарета.

Физики пишут, что выходной импульс, по существу, прекрасно соответствовал оригиналу, не было почти никаких искажений, никакой дополнительной дифракции, фаза и амплитуда первоначального сигнала были сохранены. Хоуэлл даже полагает, что квантовая запутанность фотонов осталась невредимой, что и намерен доказать в следующих опытах.

Надо заметить, что из-за наличия делителя луча на входе в установку (призмы) и двух альтернативных путей попадания в камеру, никто не мог сказать — какой из фотонов прошел через трафарет, а какой — по обходной трассе. Тем не менее, авторы опыта использовали всю сотню фотонов для восстановления формы трафарета.

Физики особо отмечают, что они сумели записать в сотне фотонов информацию о двух буквах, вернее — их изображение, вместо традиционной записи букв в виде двоичного кода. И хотя эта информация сохранялась в цезиевой ячейке очень недолго, экспериментаторы считают, что возможно оставить ее там на куда больший срок.

Также исследователи собираются нарастить число импульсов света, одновременно сохраненных в газовой ловушке, и, соответственно, объем записываемой информации. Над улучшением количественных параметров установки авторы опыта работают сейчас.

Ну а сохранение данных в виде замедленных летящих фотонов — это возможный путь к созданию систем хранения информации для оптических компьютеров, имеющих дело с фотонами вместо электронов.

Прочитать подробнее о таком ярком применении квантовой неопределенности и увидеть схему установки вы можете в пресс-релизе университета.

Ранее, кстати, в том же университете проводили опыты по замедлению света и даже по созданию лучей с отрицательной скоростью.

Мembrana