Одна из задач, которые требуется решить для создания квантовых вычислительных систем, заключается в получении подходящего хранилища информации. Рубидиевое облако может служить первым его прототипом: в него ученым удалось записать — а потом считать с него — короткую видеозапись.
Память облака: Видео в тумане

Облако атомов рубидия обладает одним полезным свойством: с помощью внешнего магнитного поля доступные его электронам энергетические уровни можно расщеплять, создавая новые — а отключение магнитного поля возвращает все в прежнее состояние. Это свойство позволяет «сохранить» в рубидиевом облаке фотоны — и информацию, которую они несут. Достаточно подать нужное магнитное поле и направить поток фотонов на облако. Если фотон несет соответствующую энергию, он поглотится атомом и переведет его в новое энергетическое состояние. Теперь можно поле отключить — и атомы рубидия испустят фотоны в тех же состояниях, что они были поглощены, а сами вернутся на прежний уровень.

Эта схема уже некоторое время назад навела ученых на мысль о создании своего рода «квантовой памяти» на основе рубидиевого облака. Такие работы были проделаны сразу несколькими группами ученых, которые добились возможности сохранять «в облаке» не только отдельные фотоны, но и целые группы, кодировать и считывать «из облака» отдельные изображения. Правда, из-за теплового движения атомов газа длительность хранения не превышает долей микросекунд.

Новая работа в этом направлении проделана американским исследователем Полом Леттом (Paul Lett) и его коллегами. С помощью этого же подхода им удалось сохранить и считать простейший «видеоролик», последовательность из двух изображений. Выступили в этом качестве картинки с буквами T и N, которые удалось одновременно сохранить в облаке рубидия и считать с помощью специальной камеры. Из-за особенностей постановки эксперимента изображения при этом считываются в обратном порядке, так что «видеоролик» при воспроизведении прокручивался задом наперед.

По публикации MIT Technology Review / Physics arXiv Blog