تم حفظ الصورة على فوتون واحد

إمكانية تخزين كميات هائلة من البيانات في أصغر مساحة

الصورة الأولى التي يمكن حفظها على فوتون. © جامعة روتشستر
قراءة بصوت عال

لأول مرة ، تمكن الباحثون من حفظ بيانات صورة بأكملها على فوتون واحد فقط ، وتباطؤ جزيئات الضوء لتخزينها ، ثم استعادة بيانات الصورة سليمة. تمثل هذه التجربة ، التي تم نشرها الآن في مجلة Physical Review Letters ، طفرة مهمة في البحث في وسائط التخزين الضوئية.

لا تزال صورة الاختبار المستخدمة من قبل علماء جامعة روتشستر بضع مئات من البكسل ، ولكن التكنولوجيا الجديدة المستخدمة لديها القدرة على تخزين كميات هائلة من البيانات في أصغر المساحات. لإنشاء الصورة التي تتكون من الحروف "UR" ، استخدم الباحثون حول جون هاويل طريقة بسيطة أساسًا ، كما هي معروفة أيضًا من مسرح الظل: لقد قاموا بتوجيه حزمة من الضوء على قالب به حروف مجففة. لكن العلماء قاموا بعد ذلك بتقليل الضوء حتى يمر فوتون واحد فقط من خلال القالب.

موجة وجزيئات في نفس الوقت

والآن ظهرت ميكانيكا الكم: لأن خصوصية الجسيمات الضوئية ، وكذلك العديد من الجزيئات الأولية ، هي امتلاك خصائص كل من الجسيمات والموجة في ترتيب هذه الضخامة. في حين أن الجسيمات لا يمكنها التقاط المعلومات الدقيقة إلا من القالب ، فإن الفوتون الموجود في خاصية الموجة يمكنه لمس جميع أجزاء القالب في وقت واحد ، يحمل معه "ظل" القالب.

بعد ذلك ، دخل نبض ضوء الفوتون المفرد في غرفة مساحتها عشرة سنتيمترات تقريبًا من غاز السيزيوم تسخن إلى 100 درجة ، حيث تباطأ وضغط. بهذه الطريقة ، تمكن العلماء من تخزين عدة نبضات في نفس الوقت في هذه القاعة. يوضح رايان كاماتشو ، المؤلف الرئيسي للدراسة: "يمكنك تخزين كمية هائلة من المعلومات في نبضة خفيفة واحدة". "لكن عادة ، عندما تحاول تخزين النبض ، تفقد الكثير من هذه المعلومات مرة أخرى. نظهر أنه من الممكن الحصول على كمية كبيرة من المعلومات بإشارة قوية للغاية وضوضاء منخفضة حتى في شدة الإضاءة المنخفضة للغاية. "

"التخزين المؤقت" الضوء حاسمة

يعد التخزين المؤقت البصري ما يسمى إحدى نقاط الالتصاق في تطوير وسائط التخزين الضوئية. لأنه عند تحويل المعلومات البصرية مرة أخرى إلى إشارات كهربائية ، فهناك تأخير زمني يجب امتصاصه عن طريق تخزين مؤقت مؤقت للضوء. تتبع طريقة الباحثين حول هويل هنا نهجًا جديدًا تمامًا يحفظ جميع الخصائص الحيوية للنبض. لا يوجد تقريبًا أي تشويه ، ولا يتم الاحتفاظ بالحيود ، كما يتم الحفاظ على الطور والسعة الأصلية. عرض

"يبدو الأمر مستحيلًا ، لكن بدلاً من مجرد تخزين الأصفار والأخرى ، قمنا بحفظ صورة كاملة" ، يوضح هويل. "إنه مماثل للفرق بين التقاط صورة واحد بكسل وإطلاق النار على الكاميرا. هذا يشبه الكاميرا التي تبلغ مساحتها ستة ميجابكسل."

حتى الآن ، تمكن الباحثون من تأخير نبضات الضوء بمقدار 100 نانو ثانية وضغطها على واحد في المئة من طولها الأصلي. الآن يعمل على تأخير عشرات النبضات لعدة ميلي ثانية. "الآن أريد أن أرى ما إذا كنا نستطيع تباطؤ شيء دائمًا ، حتى على مستوى فوتون واحد" ، يوضح هويل. إذا تمكنا من القيام بذلك ، فستكون لدينا القدرة على تخزين كميات لا تصدق من المعلومات في عدد قليل من الفوتونات.

(جامعة روتشستر ، 22.01.2007 - NPO)