據物理學家組織網報道,在電影膠片、光碟等介質上以全息形式存儲光編碼信息,已經屢見不鮮。但zui近,美國技術研究院聯合量子研究所(JQI)用室溫下的銣原子蒸氣存儲了兩幅圖像信息,且需要時還能通過攝像機重播出來,就像一個只有兩幀畫面的小電影。研究人員指出,這是將兩幅圖像同時存儲在非固體介質上,并能在需要時回放。相關論文發表在zui近出版的《光學快遞》雜志上。
研究人員在一種名為梯度回波存儲(GEM)的系統中實現了這一存儲,存儲介質是一種充滿了銣原子蒸氣的狹長小容器,約20厘米長。在GEM系統中,他們讓信號激光束通過字母型模具,給字母圖像編碼,編碼激光進入介質容器,圖像各部分信息就會被原子吸收。研究人員說,介質容器中任何位置的原子都會吸收圖像信息。而信息能否被吸收,取決于這些原子是否處于3個精心設計的場中:光信號電場、“控制”激光脈沖的電場和沿容器長度方向而變化的磁場。每個銣原子都像一個小磁體,在這些場的作用下運動。
當圖像被原子吸收后,控制光束被關閉,但要求兩束專門的光子同時作用,一束激發原子,另一束使其返回基態。在此過程中圖像信息被存儲下來。
圖像讀取則與此相反,使磁場翻轉為原來的反方向,控制光束再次打開,原子開始以相反的方向運動。zui終這些原子重新發光,再次形成圖像脈沖從介質容器中發射出來。
研究人員先存了一個字母N,后存入字母T,兩幀畫面間隔約1微秒,雖然播放時再次發出的光只有入射光的8%,但每次都能成功回放。論文作者之一的鮑爾·萊特說,用這種方式存儲并播放圖像,zui大困難是如何避免原子散射。而存儲時間越長,就會發生越多散射,以后播出時圖像就會模糊不清。他們打算把這種圖像存儲技術和以前研究的“擠壓光”結合起來,使回放發光效率達到87%。
這種方法可用于存儲、處理量子信息,有助于解決相干性和外界隔離等問題。論文領導作者昆汀·格羅瑞奧克斯說,這種存儲方法對構建量子網絡,開發計算、通訊、計量用量子設備提供了有力補充。“每個人都熟悉圖像和電影,而我們想把它們推進到量子水平。如果能以量子信息存儲一幅或多幅圖像,有望加速量子網絡早日到來。”
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