Cortometrajes almacenados en un vapor atómico

Short movies stored in an atomic vapor

El almacenamiento de mensajes codificados de luz sobre la película y discos compactos y como hologramas es ubicuo—abarrotes escáneres, discos de Netflix, imágenes de tarjeta de crédito son sólo algunos ejemplos. Y ahora se pueden almacenar señales luminosas como patrones en un vapor de temperatura de átomos. Científicos del Instituto conjunto de Quantum (**) no han almacenado pero dos letras del alfabeto en una diminuta celda llena de rubidio átomos (Rb) que están diseñados para absorber y posteriormente volverá mensajes bajo demanda. Esta es la primera vez que dos imágenes simultáneamente han sido confiable almacenada en un medio sólido no y, a continuación, reproducir.

En efecto, esta es la primera película atómica reproducida y almacenada. Porque los investigadores JQI son capaces de almacenar y reproducir dos imágenes separadas, o “marcos”, unos micro-segundos, toda la secuencia puede calificar como una hazaña de cinematografía. El nuevo proceso de almacenamiento de información fue desarrollado por Paul Lett y sus colegas, que publican sus resultados en el último número de la revista Optics Express (**).

Un hombre joven se inspiró en la jerga del papel JQI, especialmente el almacenamiento de imágenes en la memoria Atómica y logró una canción que realiza en un clip de vídeo de YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=ChBZUuRVMsU

Sin embargo no necesitamos almacenar códigos de barras de abarrotes en pequeños frascos de rubidio. Sin embargo, el método atómico, entrará en su propio para almacenar y procesar la información cuántica, donde deben abordarse cuestiones sutiles de coherencia y aislamiento del mundo exterior.

El medio de almacenamiento atómica es una celda estrecha unos 20 centímetros de largo, que parece bastante grande para un dispositivo cuántico. Eso es cuánto espacio se necesita para dar cabida a un proceso cuántico llamado memoria de eco de gradiente (GEM). Este protocolo útil para el almacenamiento fue pionero en la Universidad Nacional de Australia sólo en los últimos años. Mientras que muchos medios de almacenamiento intentan cram tanta información en como pequeños un lugar posible—si en una franja magnetizada o en un disco compacto—en GEM una imagen se almacena en el conjunto de la célula de 20 cm de largo.

La imagen se almacena en esta extendida forma, por ser absorbida en átomos en cualquier un lugar particular en la celda, dependiendo de si los átomos están expuestos a tres cuidadosamente a la medida de campos: el campo eléctrico de la luz de la señal, el campo eléctrico de otro pulso de láser de “control” y un campo magnético (ajustado a ser diferentes a lo largo de la longitud de la celda) que hace que los átomos de Rb (cada comportando como un imán sí) precesión sobre. Cuando la imagen es absorbida por los átomos en la celda, el haz de control está desactivado. Debido a que este proceso requiere la acción simultánea de dos fotones particulares—uno poniendo el átomo en un Estado de excitación, el otro envío vuelta abajo a un Estado de terreno ligeramente diferente—no puede fácilmente ser deshecho por átomos posteriormente al azar emitiendo luz y regresan a su estado original de la tierra.

Es cómo se almacena la imagen. Lectura de la imagen se produce en una especie de proceso inverso. El campo magnético se voltea a una orientación contraria, el haz de control volvió, y los átomos empiezan a precesión en la dirección opuesta. Finalmente esos átomos re-emite luz, así reconstituir el pulso de la imagen, que continúa en su camino fuera de la célula.

Habiendo almacena una imagen (la letra N), los físicos JQI almacenan una segunda imagen, la letra T, antes de leer dos cartas en rápida sucesión. Los dos “marcos” de esta película, sobre un microsegundo aparte, se reproducción correctamente cada vez, aunque normalmente sólo alrededor del 8 por ciento de la luz original fue canjeado, un porcentaje que mejorará con la práctica. Según Paul Lett, uno de los grandes retos en el almacenamiento de imágenes de esta manera es mantener los átomos que incorporen la imagen de difundir lejos. Más tiempo de almacenamiento de información (medido hasta que unos 20 microsegundos) se produce la difusión más. El resultado es una imagen borrosa.

Paul Lett planea enlazar estos nuevos avances en el almacenamiento de imágenes con su trabajo anterior en luz contraída. Luz “Exprimir” es una forma de eludir parcialmente el principio de incertidumbre de Heisenberg que rigen las limitaciones de la medición final. Permitiendo un conocimiento más pobre de un flujo de luz—decir la temporización de la luz, su fase—una ganancia de un conocimiento más nítido de una variable independiente—en este caso la amplitud de la luz. Esta mayor capacidad, en le ast para una variable, permite una mayor precisión en determinadas mediciones cuántica.

“Lo más importante aquí,” dijo Lett, “es que esto nos permite hacer imágenes y hacer pulsos (en lugar de fotones individuales) y puede ser igualado (ojalá) a nuestra fuente de luz contraída, por lo que pronto podemos intentar almacenar”imágenes cuántica”y hacer esencialmente una memoria de acceso aleatorio para la información cuántica variable continua. Lo que realmente atrajo a nosotros a este método—aparte de ser bastante idénticos a nuestra fuente de luz contraída—es que el grupo ANU fue capaz de obtener eficiencia de recuperación de 87% de ella – que es, creo, el mejor que nadie ha visto en cualquier sistema óptico, asi que posee gran promesa para una memoria cuántica”.

Se trata de una configuración de memoria de eco de gradiente. La imagen de ser almacenado, la letra n codificado por un rayo láser y una máscara, entra por la izquierda (rosa claro) y entra en la celda de almacenamiento llena de átomos Rb. Los componentes de esta imagen serán absorbidos por los átomos cuando, en ubicaciones de todo el cuerpo de la célula, una parte del rayo y partes de un haz de láser ?control? independiente–entrando desde el lado (sombreado verde) a través de un polarizador beam splitter (PBS)–y (last but not least) la fuerza de un campo magnético (entregado por la bobina marrón alrededor de la celda) están justo. La imagen almacenada puede posteriormente leyó y observó con una cámara CCD.

(Crédito: NIST)

El autor principal del nuevo óptica Express artículo, Quentin Glorieux, siente que el método de almacenamiento de imagen JQI representa una adición potencialmente importante para el establecimiento de redes de cuántica, equipo que explota los efectos cuánticos de informática, comunicaciones y metrología. “Es muy emocionante porque imágenes y películas están familiarizados a todo el mundo. Queremos ir al nivel cuántico. Si conseguimos almacenar información cuántica incrustada en una imagen, o quizás en varias imágenes, podría realmente acelerar el advenimiento de una red internet cuántica.”

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