Ученым удалось создать систему для хранения оптической информации из облака атомов

Ученые из университета Мэриленда совместно с коллегами из Объединенного института квантовой механики Национального института технологий и стандартов, используя лазерные технологии, успешно записали и считали из облака разреженного пара, состоящего из атомов рубидия, информацию с визуальными изображениями.

То есть облако пара в данном случае выступало в роли своеобразного устройства для хранения оптической информации. Ученый-физик Пол Летт из института JQI и отдела квантовых измерений считает, что полученные результаты могут оказаться полезными при создании оперативной памяти квантовых компьютеров в будущем. Он рассказал, что в основу исследований были заложены технологии и подходы, разработанные учеными из австралийского Национального университета с помощью которых и удалось управлять состоянием разреженного низкотемпературного пара из атомов рубидия, воздействуя на них магнитными полями и светом лазера. Непосредственно сам процесс заключался в следующем: в полости маленькой трубы, выступающей в качестве магнитной ловушки, образовался пар, атомы рубидия которого под действием внешнего магнитного поля начали упорядочивать свою ориентацию и пространственное положение, затем через полость трубы-ловушки был пропущен импульс лазерного света, содержащий фотоны с различной длиной волны, от чего энергетический уровень атомов рубидия начал меняться в зависимости от попадаемых на него фотонов.

После такого воздействия, следствием которого стало энергетическое изменение состояния атомов пара, атомы рубидия сохранили отпечаток закодированной в импульсе лазерного света информации. Пропуская через трубку-ловушку второй импульс света, атомы рубидия переизлучали свет, длина волны фотонов которого напрямую зависела от энергетического уровня атомов рубидия. Таким образом получилось, что пропускаемый через трубку свет в точности повторял конфигурацию первого импульса света лазера, что по сути можно считать считыванием ранее записанной информации. Используя данный метод, ученым удалось создать систему, способную сохранять визуальные изображения. По словам Пола Летта, вначале исследователи смогли сохранить лишь один пиксель, но совершенствуя используемый метод, количество пикселей стало увеличиваться и в конечном итоге дошло до сотни. Затем, изменив оборудование, ученые смогли записывать и считывать информацию частями и в разное время.

К сожалению, из-за постоянного движения атомов рубидия, пока получается сохранить информацию только на 10 миллисекунд, но в совокупности с довольно значительным объемом сохраняемых данных, этот результат можно тоже считать существенным достижением. Конечно, человеку далекому от физики подобный эффект может показаться незначительным, но для специалистов в области квантовых вычислений и квантовых компьютеров итоги экспериментов открывают перспективы в разработках будущих систем оперативной памяти квантовых компьютеров. Возможность изменения и измерения энергетического состояния атомов рубидия позволит использовать их не только в качестве носителей квантовой информации, но и в роли квантовых кубитов, битов, систем, выполняющих обработку информации. Летт отмечает, что есть все предпосылки того, что разработанное направление станет началом пути, который и определит дальнейшее развитие квантовых компьютеров, которые рано или поздно, но станут реальностью.