Seit der Antike wurde der Text auf Papier geschrieben, auf Papyrus, Birkenrinde oder auf eine Tontafel geprägt. Kein Wunder: Die Atome dieser Körper sind relativ inaktiv und können Informationen lange Zeit einprägen. Nur wenige würden daran denken, Daten beispielsweise in einer gasförmigen Umgebung zu speichern, in der alles so chaotisch aussieht. Aber die Physiker haben gelernt, nicht nur zu speichern, sondern auch unter solchen Bedingungen Informationen zu lesen.
Links das Originalbild, in der Mitte das in Gas um 6 µs verlangsamte Bild, rechts weitere 2 µs („Photoshop“wurde nicht verwendet)
Eine Gruppe israelischer Physiker verwendete Rubidium-Atomdampf für ihre Experimente, bei denen das Bild 30 Mikrosekunden lang gespeichert wurde. Sie mussten eine Technik entwickeln, um die Qualität des resultierenden Bildes zu verbessern, wodurch die Auswirkungen der freien Diffusion von Atomen minimiert werden.
„Die grundlegenden Konzepte der Bildkonservierung sowie ihre praktischen Anwendungen wurden vor einigen Jahren vorgestellt“, sagt einer der Studienteilnehmer, Moshe Shuker (Moshe Shuker). - Dann erschien ein Artikel der Gruppe von John Howell, in dem die Möglichkeit gezeigt wurde, ein Bild auf einem Photon um mehrere Nanosekunden zu "verzögern" (Wir haben über diese Studie im Artikel "Quantum Shadow" - PM geschrieben). Wir haben uns gefragt, ob es wirklich möglich ist, ein Bild in Gas zu speichern, und wie lange?“
Die Essenz der von den Israelis verwendeten Technik ist wie folgt. Zunächst wird ein Bild (z. B. die Zahl 2, wie im Bild links) in einen Lichtimpuls kodiert. Dann wird es einem mit Atomgas gefüllten Reservoir zugeführt, wo es absorbiert wird und seine Atome anregt. Wird das Gas dann mit einem weiteren Lichtpuls bestrahlt, wechseln sie in einen neuen Quantenenergiezustand und emittieren zuvor absorbierte Photonen mit Eigenschaften, die den Parametern des ersten Strahls entsprechen. Dieses Phänomen wird als elektromagnetisch induzierte Transparenz bezeichnet und ermöglicht es Physikern, Licht in einem gasförmigen Medium für einige Probleme zu "verlangsamen" - schließlich ist der emittierte Strahl tatsächlich derselbe wie der ursprüngliche, nur geringfügig verändert. Außerdem ist bekannt, dass, wenn ein zweiter Impuls mit einer gewissen Verzögerung angelegt wird, die Parameter des ersten (und damit die darin kodierte Information) für einige Zeit in Gasatomen gespeichert werden.
Auf diese Weise gelang es den Physikern, das Bild 30 Mikrosekunden lang in einem "heißen" (52°C) Atomdampf von Rubidium zu speichern - was einer Verlangsamung des anfänglichen Lichtimpulses auf eine Geschwindigkeit von nur 8 km entspricht / S. „Während der Lagerung gibt es keine anderen Lichtfelder im System“, erklärt Moshe Shuker. - Alle vom Kodierstrahl getragenen Informationen werden in den Quantenzustand der Dampfatome „transformiert“.
Das Speichern von Informationen in einem Gas - oder, wissenschaftlicher ausgedrückt, "Umwandeln optischer Daten in einen atomaren kohärenten Zustand", könnte in zukünftigen Quantencomputern erforderlich sein. Weitere Forschungsergebnisse, die diese Wundercomputer näher bringen, die um Größenordnungen sparsamer und um Größenordnungen leistungsfähiger sind als alles, was es heute gibt, finden Sie unter: „Schreiben mit Quantenpunkten.“