211service.com
Natuurkundigen slaan korte film op in een gaswolk
Een van de ondersteunende technologieën voor een kwantuminternet is de mogelijkheid om kwantuminformatie op een betrouwbare en herhaalbare manier op te slaan en op te halen.
Een van de meest veelbelovende manieren om dit te doen, zijn fotonen en kleine wolken rubidiumgas. Rubidium-atomen hebben de interessante eigenschap dat een magnetisch veld ervoor zorgt dat hun elektronische energieniveaus zich splitsen, waardoor een veelvoud aan nieuwe niveaus ontstaat. Door het veld uit te schakelen, keren de atomen terug naar hun normale toestand.
Dus een manier om fotonen op te slaan, en de kwantuminformatie die ze dragen, is ze in een wolk van rubidium-atomen te sturen en het magnetische veld aan te zetten. Als de fotonen een golflengte hebben die wordt geabsorbeerd door de nieuwe elektronische niveaus in het gas, raken ze erin gevangen.
Zolang het veld blijft staan, tenminste. Schakel het veld uit en de atomen worden gedwongen de fotonen uit te zenden waardoor de informatie die ze bevatten kan worden opgehaald.
Dat suggereert meteen een manier om een kwantumgeheugen op te bouwen.
Inderdaad hebben verschillende teams de afgelopen jaren deze techniek en andere verwante technieken getest. De resultaten waren indrukwekkend. Ze kunnen niet alleen losse fotonen opslaan, maar hele beelden die ze het gas in sturen door een beeldmasker over de straal te plaatsen.
De opslag duurt tientallen microseconden en de beelden kunnen worden opgehaald met een nauwkeurigheid van bijna 90 procent. (De opslagduur wordt beperkt door de beweging van de atomen in het gas, waardoor de beelden in de loop van de tijd vervagen.)
Tegenwoordig gaan Quentin Glorieux en vrienden van het National Institute of Standards and Technology in Maryland een stap verder. Deze jongens hebben precies deze techniek gebruikt om twee afbeeldingen tegelijkertijd op te slaan. Dat is duidelijk een erg korte film, maar het belangrijkste punt is dat het een proof-of-principle demonstratie van de techniek is.
De afbeeldingen zijn de letter T en de letter N en de reeks afbeeldingen hierboven toont de afbeeldingen die vrijkomen uit het gas, zoals vastgelegd door een hogesnelheidscamera in frames van 100 nanoseconden. We hebben aangetoond dat meerdere afbeeldingen op verschillende tijdstippen kunnen worden opgeslagen en opgehaald, waardoor een korte film in een atomair geheugen kan worden opgeslagen, zeggen Glorieux en co.
Interessant is dat de afbeeldingen worden vrijgegeven op een last in, first out-basis, dus deze film loopt achteruit.
Dat is een indrukwekkende prestatie. Tot nu toe zijn reeksen afbeeldingen alleen tegelijkertijd opgeslagen in solid-state media, zoals holografische herinneringen. Deze lijken een indrukwekkend potentieel te hebben als kwantumgeheugenapparaten.
Maar het ziet ernaar uit dat rubidium-gaswolken hologrammen een run voor hun geld zullen geven in deze race.
Referentie: arxiv.org/abs/1205.1495 : Tijdelijk gemultiplexte opslag van afbeeldingen in een gradiënt-echogeheugen