Новая технология оптической памяти: сколько чертей может быть в одном фотоне?

Автор: | Декабрь 8, 2018

Новая технология оптической памяти

Не так давно стало известно о том, что ученым удалось создать один из главных компонентов квантовых компьютеров – оптическую память. Новая технология была продемонстрирована на примере оптоволокна с пустым ядром, где в качестве «рабочего элемента» использовался фотон.

Ученые отмечают, что отдельные фотоны являются своеобразными строительными кирпичиками для квантовых компьютеров. Но при этом необходимо понимать, что создание даже одного фотона – задача весьма нетривиальная. И даже если каким-то образом и появляются источники отдельных фотонов, то случается это весьма редко, а время их жизни очень мало.

Таким образом, вероятность появления большого числа единичных фотонов в одно время в одном месте катастрофически мала. И это – одна из главных проблем, с которой столкнулись разработчики оптической памяти.

Теоретически, такая память может хранить единичные фотоны, которые создаются отдельными источниками. При этом она на некоторое время «кэширует» их, благодаря чему появляются множества синхронизированных одиночных фотонов. Используя такие множества, можно проводить всевозможные вычисления во много раз быстрее, чем с помощью существующих компьютеров.

В ходе эксперимента, проведенного международной исследовательской группой ученых из Оксфордского университета, удалось продемонстрировать саму возможность сохранения светового импульса, который был получен благодаря атомам цезия. Для этой демонстрации использовался специально разработанный отрезок оптоволоконного кабеля.

Это оптоволокно, в отличие от того, которое используют интернет-провайдеры, не имеет стеклянной сердцевины. Но при этом оно способно «переносить» свет. Кроме того, пустое ядро можно загрузить атомами, благодаря чему повышается степень взаимодействия с оптическими импульсами.

Как рассказали ученые, благодаря более «компактному» размещению фотонов и атомов внутри оптоволокна, количество энергии, необходимое для управления памятью, удалось уменьшить в 200 раз.

По словам ученых, им удалось продемонстрировать возможность хранения света с уровнем шума, который значительно ниже, чем у отдельного фотона. Это означает, что свет можно использовать в качестве весьма любопытной памяти, которая помимо всего прочего будет обладать квантовыми свойствами.

К сожалению, созданное исследователями волокно несовместимо с традиционными оптоволоконными сетями. Но в будущем возможно появление комбинированных сетей, в которых будут объединены оба кабеля.

Отметим, что в настоящее время оптическая память «живет» в течение 30 наносекунд. При этом ученые считают, что смогут увеличить это значение до 100 наносекунд. Безусловно, такой короткий срок «жизни» не позволит широко использовать оптическую память. Но этого времени более чем достаточно для того, чтобы создать синхронизированные группы фотонов.

Новая технология оптической памяти: сколько чертей может быть в одном фотоне?
Оцени статью!