美用原子蒸氣存儲(chǔ)圖像并成功回放

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，在電影膠片、光碟等介質(zhì)上以全息形式存儲(chǔ)光編碼信息，已經(jīng)屢見不鮮。但zui近，美國技術(shù)研究院聯(lián)合量子研究所（JQI）用室溫下的銣原子蒸氣存儲(chǔ)了兩幅圖像信息，且需要時(shí)還能通過攝像機(jī)重播出來，就像一個(gè)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(shí)存儲(chǔ)在非固體介質(zhì)上，并能在需要時(shí)回放。相關(guān)論文發(fā)表在zui近出版的《光學(xué)快遞》雜志上。

　　研究人員在一種名為梯度回波存儲(chǔ)（GEM）的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了這一存儲(chǔ)，存儲(chǔ)介質(zhì)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(tǒng)中，他們讓信號(hào)激光束通過字母型模具，給字母圖像編碼，編碼激光進(jìn)入介質(zhì)容器，圖像各部分信息就會(huì)被原子吸收。研究人員說，介質(zhì)容器中任何位置的原子都會(huì)吸收?qǐng)D像信息。而信息能否被吸收，取決于這些原子是否處于3個(gè)精心設(shè)計(jì)的場(chǎng)中：光信號(hào)電場(chǎng)、“控制”激光脈沖的電場(chǎng)和沿容器長度方向而變化的磁場(chǎng)。每個(gè)銣原子都像一個(gè)小磁體，在這些場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)。

　　當(dāng)圖像被原子吸收后，控制光束被關(guān)閉，但要求兩束專門的光子同時(shí)作用，一束激發(fā)原子，另一束使其返回基態(tài)。在此過程中圖像信息被存儲(chǔ)下來。

　　圖像讀取則與此相反，使磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)。zui終這些原子重新發(fā)光，再次形成圖像脈沖從介質(zhì)容器中發(fā)射出來。

　　研究人員先存了一個(gè)字母N，后存入字母T，兩幀畫面間隔約1微秒，雖然播放時(shí)再次發(fā)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(chǔ)并播放圖像，zui大困難是如何避免原子散射。而存儲(chǔ)時(shí)間越長，就會(huì)發(fā)生越多散射，以后播出時(shí)圖像就會(huì)模糊不清。他們打算把這種圖像存儲(chǔ)技術(shù)和以前研究的“擠壓光”結(jié)合起來，使回放發(fā)光效率達(dá)到87%。

　　這種方法可用于存儲(chǔ)、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(lǐng)導(dǎo)作者昆汀·格羅瑞奧克斯說，這種存儲(chǔ)方法對(duì)構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)計(jì)算、通訊、計(jì)量用量子設(shè)備提供了有力補(bǔ)充。“每個(gè)人都熟悉圖像和電影，而我們想把它們推進(jìn)到量子水平。如果能以量子信息存儲(chǔ)一幅或多幅圖像，有望加速量子網(wǎng)絡(luò)早日到來。”

美用原子蒸氣存儲(chǔ)圖像并成功回放