Ученым впервые удалось «записать» целое изображение на фотон, а затем считать эту информацию. В будущем технология позволит хранить практически неограниченные объемы данных, ну, а в ближайшей перспективе поможет компьютерам стать еще быстрее.

Первое изображение, записанное и считанное с фотона — аббревиатура UR (University of Rochester)
— Мы намерены выяснить, не сможем ли мы подобным образом сохранять информацию на длительное время, — обещает Хоуэлл. — Если это удастся, перед нами откроется фантастические возможности: чтобы записать огромный массив данных, достаточно будет использовать несколько замедленных фотонов

— Это звучит невероятно, но вместо того, чтобы разбивать изображение на отдельные нули и единицы, мы сохраняем его сразу и целиком, с помощью одного-единственного фотона, — рассказывает Джон Хоуелл (John Howell), ученый из Университета в Рочестере. Его коллега Райан Камачо (Ryan Camacho) добавляет:

— В одном световом импульсе может содержаться громадное количество информации, однако попытки сохранить ее сопряжены со значительными потерями. Однако теперь это возможно — извлекать огромные массивы информации с очень высоким соотношением сигнал-шум даже при очень низком уровне светового излучения.

Строго говоря, в сохранении данных об изображении участвовал не один, а около сотни фотонов. Да и «сохранением» информации это можно назвать лишь с натяжкой: данные считываются с задержкой лишь в 100 наносекунд — так что в статье ученые назвали свой метод более скромно, «оптической буферизацией». Впрочем, обо всем по порядку.

Чтобы сохранить изображение букв U и R, Хоуэлл пропустил пучок света через пластину-трафарет, в которой они были вырезаны. При этом одновременно сквозь щель мог пройти только один фотон. Как известно, элементарные частицы проявляют одновременно и корпускулярные, и волновые свойства. Будучи частицей, фотон может пройти лишь через одно отверстие в шаблоне. Но как волна, он проникает сразу через оба и интерферирует, давая информацию о контурах трафарета.

Световой импульс, прошедший таким образом через пластину был «пойман» в камере, заполненной парами цезия с температурой около 100ОС — такие условия снижают скорость его движения примерно на 1%. Здесь он был задержан на 100 нс, за которые в ячейке скопилось около сотни прошедших через трафарет фотонов, каждый из которых нес информацию о контурах букв UR. В следующей камере информация с этих фотонов считывалась и восстанавливалось исходное изображение.

Теперь ученые работают над увеличением интервала задержки — они намерены доработать метод, добившись «сохранения» картинки фотонами на несколько миллисекунд, а также увеличить общее число рабочих фотонов для передачи более сложных изображений и с большей четкостью.

По публикации Science Daily