Ученым из Объединенного института квантовой механики (Joint Quantum Institute, JQI) Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) и университета Мэриленда удалось использовать облако разреженного пара, состоящего из атомов рубидия, в качестве устройства хранения оптической информации. Используя лазерные технологии, ученые успешно записали и считали из облака атомов информацию, содержащую визуальные изображения. Согласно информации, полученной от Пола Летта (Paul Lett), ученого-физика из института JQI и отдела квантовых измерений NIST, результаты этих исследований могут оказаться очень полезными для создания оперативной памяти будущих квантовых компьютеров.

"В основе наших исследований лежат подходы и технологии, разработанные учеными австралийского Национального университета, которые продемонстрировали то, что состояние атомов рубидия разреженного низкотемпературного пара можно управлять с помощью магнитных полей и света лазера" - объясняет Пол Летт.



"Пар создается в полости маленькой трубы, которая выступает в роли магнитной ловушки. Внешнее магнитное поле заставляет атомы рубидия упорядочить свое пространственное положение и ориентацию. Импульс лазерного света, в котором содержатся фотоны с различной длиной волны, проходит через полость трубы-ловушки, энергетический уровень каждого атома рубидия изменяется в зависимости от того, какой фотон света попадает в него. После этого изменения энергетических состояний атомов пара представляют собой своего рода отпечаток информации, которая была закодирована в импульсе света лазера".

Второй импульс света, пропущенный через трубку-ловушку, заставляет атомы рубидия переизлучать свет. При этом, длина волны переизлученных фотонов напрямую зависит от энергетического уровня атома, таким образом, исходящий из трубки свет в точности повторяет конфигурацию первого импульса лазерного света, что по сути является считыванием записанной ранее информации.

"Используя вышеописанную идею, мы смогли создать систему, способную хранить визуальные изображения. Сначала нам удалось хранить только один пиксел, но по мере совершенствования используемых нами методов количество хранимых пикселов было увеличено до сотни" - рассказывает Пол Летт, - "После этого, немного изменив наше оборудование, мы оказались в состоянии записывать и считывать изображение частями, при этом в разное время".



К сожалению, из-за того, что атомы рубидия постоянно находятся в движении, записанная информация может храниться всего 10 миллисекунд. Но и это, в совокупности с значительным количеством хранимой информации, само по себе является уже большим достижением.

"То, чего нам удалось добиться, не может поразить воображение человека, далекого от физики. Однако, специалисты в области квантовых компьютеров и квантовых вычислений уже увидели огромную перспективу наших исследований в деле создания системы оперативной памяти будущих квантовых компьютеров".

"Возможность измерения и изменения энергетического состояния атомов рубидия, которую мы предоставляем, позволит использовать эти атомы не только в роли носителей квантовой информации, но и в роли устройств, выполняющих обработку этой информации, в роли квантовых битов, кубитов. Вполне вероятно, что разработанное нами направление станет путем, которым пойдет дальнейшее развитие будущих квантовых компьютеров, которые рано или поздно, но будут созданы" - добавил Летт.