211service.com
Ķīnā atklāta pirmā kvantu atmiņa, kas reģistrē viena fotona formu
Fotoni ir mūsdienu komunikācijas darba zirgi. Pašlaik tie parasti nes informāciju gaismas impulsos, kas sastāv no daudziem fotoniem, bet fiziķi jau spēj izmantot atsevišķus fotonus, kodē datus to struktūrā.
Viens no veidiem, kā to izdarīt, ir izmantot fotona orbitālo leņķisko impulsu, kas ir tā spirāles mērs. Tā vietā, lai ceļotu kā parasts plakans vilnis, fotonu var uzskatīt par spirāli ar kreiso vai labo roku, kas ir savīti dažādās pakāpēs.
Fiziķi var izmantot šo roku un vērpjot, lai kodētu datus pašā fotona formā un struktūrā. Tam ir lielas priekšrocības salīdzinājumā ar veidu, kā fiziķi šodien izmanto fotonus.
Parastais veids, kā fiziķi to dara, ir polarizācijas izmantošana. Fotonam var būt divi atšķirīgi polarizācijas stāvokļi - vai nu horizontāli, vai vertikāli. Ir vienkārši izveidot fotonus vienā vai otrā stāvoklī un izmantot to datu kodēšanai.
Orbitālā leņķiskā impulsa lielā priekšrocība ir tā, ka fotonu var radīt bezgalīgi daudzos dažādos rokas un savīti stāvokļos. Tas nozīmē, ka viens fotons principā var pārvadāt patvaļīgi lielu informācijas daudzumu.
Tāpēc nav pārsteigums, ka pētnieki dedzīgi pēta veidus, kā izveidot un atklāt fotonus ar dažādām telpiskām struktūrām, kas var pārnest informāciju.
Bet viņiem pietrūka veids, kā uzglabāt šos fotonus, tostarp to detalizēto formu un struktūru, un pēc tam tos vēlāk atbrīvot.
Šodien Dong-Sheng Ding un viņa draugi Ķīnas Zinātnes un tehnoloģiju universitātē Hefei saka, ka viņi pirmo reizi ir atrisinājuši šo problēmu.
Šie puiši ir ģenerējuši vienu fotonu ar sarežģītu telpisku struktūru, saglabājuši šo fotonu rubīdija atomu mākonī un pēc tam atbrīvojuši to līdz 400 nanosekundēm vēlāk. Savā eksperimentā viņi salīdzina no noliktavas iznākušo fotonu struktūru ar to fotonu struktūru, kas nonāk iekšā, un saka, ka tie ir vairāk vai mazāk identiski. Viņi saka, ka fotona telpiskā struktūra ir ļoti labi saglabāta.
Tas ir potenciāli nozīmīgs progress. Citas grupas ir veikušas līdzīgus mēģinājumus uzglabāt fotonus šādā veidā, bet tikai izmantojot tik vājus lāzera starus, ka tie, iespējams, satur vienu fotonu jebkurā brīdī. Tomēr nevar būt pārliecināts, ka eksperimenti noteikti ietver atsevišķus fotonus.
Dong-Sheng un citi to uzlabo, radot savus fotonus atsevišķi, izmantojot procesu, kas pazīstams kā spontāna četru viļņu sajaukšana. Tas nozīmē, ka viņi var būt pārliecināti, ka eksperimentos ir iesaistīti atsevišķi fotoni, nevis to kopums. Mēs ziņojam par pirmo eksperimentālo realizāciju par patiesa viena fotona, kam ir orbītas leņķiskais impulss, saglabāšanu aukstā atomu ansamblī, viņi saka.
Spēja uzglabāt un atbrīvot atsevišķus fotonus ir viena no kvantu interneta tehnoloģijām. Šīs kvantu atmiņas ierīces ir kvantu maršrutētāju atslēga. Skaidrs, ka atmiņas, kas var saglabāt fotonu telpisko struktūru, padarīs šāda veida maršrutētāju un tā nodrošināto internetu daudz elastīgāku un spējīgāku.
Protams, tehnoloģijas, kas galu galā veidos nākotnes kvantu internetu, būs atkarīgas no daudziem citiem faktoriem, no kuriem ne mazāk svarīga būs veiksmes lāse. Taču, ņemot vērā Ķīnas laboratoriju pēdējos gados gūtos daudzos sasniegumus šajā jomā, tikai muļķis varētu derēt, ka Ķīnas tehnoloģijai būs nozīmīga loma mūsu kvantu saziņas veidā nākotnē.
Atsauce: http://arxiv.org/abs/1305.2675 : viena fotona līmeņa kvantu attēla atmiņa, kuras pamatā ir aukstā atomu ansambļi