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Physiker speichern Kurzfilm in einer Gaswolke
Eine der Schlüsseltechnologien für ein Quanteninternet ist die Fähigkeit, Quanteninformationen zuverlässig und wiederholbar zu speichern und abzurufen.
Einer der vielversprechenderen Wege, dies zu tun, sind Photonen und winzige Wolken aus Rubidiumgas. Rubidiumatome haben die interessante Eigenschaft, dass ein Magnetfeld ihre elektronischen Energieniveaus aufspaltet und eine Vielzahl neuer Niveaus erzeugt. Durch Ausschalten des Feldes werden die Atome in ihren Normalzustand zurückversetzt.
Eine Möglichkeit, Photonen und die darin enthaltenen Quanteninformationen zu speichern, besteht also darin, sie in eine Wolke aus Rubidiumatomen zu schicken und das Magnetfeld einzuschalten. Wenn die Photonen eine Wellenlänge haben, die von den neuen elektronischen Niveaus im Gas absorbiert wird, werden sie darin gefangen.
Das heißt, solange das Feld eingeschaltet bleibt. Schalten Sie das Feld aus und die Atome werden gezwungen, die Photonen zu emittieren, damit die Informationen, die sie enthalten, abgerufen werden können.
Das legt sofort einen Weg nahe, einen Quantenspeicher aufzubauen.
Tatsächlich haben verschiedene Teams die letzten Jahre damit verbracht, diese Technik und andere damit verbundene Techniken zu testen. Die Ergebnisse waren beeindruckend. Sie können nicht nur einzelne Photonen speichern, sondern ganze Bilder, die sie ins Gas schicken, indem sie eine Bildmaske über den Strahl legen.
Die Speicherung dauert mehrere zehn Mikrosekunden und die Bilder können mit einer Genauigkeit von annähernd 90 Prozent abgerufen werden. (Die Speicherdauer wird durch die Bewegung der Atome im Gas begrenzt, wodurch die Bilder mit der Zeit verwischt werden.)
Heute gehen Quentin Glorieux und seine Freunde vom National Institute of Standards and Technology in Maryland einen Schritt weiter. Diese Jungs haben genau diese Technik verwendet, um zwei Bilder gleichzeitig zu speichern. Das ist eindeutig ein sehr kurzer Film, aber der wichtige Punkt ist, dass es eine Demonstration der Technik als Beweis für das Prinzip ist.
Die Bilder sind der Buchstabe T und der Buchstabe N und die Bildfolge oben zeigt die Bilder, die aus dem Gas freigesetzt werden, wie sie von einer Hochgeschwindigkeitskamera in 100 Nanosekunden-Bildern aufgenommen wurden. Wir haben gezeigt, dass mehrere Bilder zu unterschiedlichen Zeiten gespeichert und abgerufen werden können, was die Speicherung eines Kurzfilms in einem atomaren Speicher ermöglicht, sagen Glorieux und Co.
Interessanterweise werden die Bilder nach dem Last-In-First-Out-Prinzip veröffentlicht, sodass dieser Film rückwärts läuft.
Das ist eine beeindruckende Leistung. Bisher wurden Bildsequenzen nur in Festkörpermedien wie holografischen Speichern gleichzeitig gespeichert. Diese scheinen als Quantenspeicher ein beeindruckendes Potenzial zu haben.
Aber es sieht so aus, als ob Rubidium-Gaswolken Hologramme in diesem Rennen um ihr Geld machen werden.
Ref: arxiv.org/abs/1205.1495 : Zeitlich gemultiplexte Speicherung von Bildern in einem Gradientenecho-Speicher