Bemutatkozott az egy fotonos adattárolás

Az amerikai Rochester Egyetem kutatói bemutatták azon technikájukat, mellyel egy kép adatai egyetlen fotonba sűrítve elraktározhatók, és adatvesztés nélkül vissza is nyerhetők.

Bár a demonstrációnál használt tesztkép csupán néhány száz pixelből áll, a kutatók szerint hatalmas információ mennyiség lesz tárolható az új technika alkalmazásával, melyről a Physical Review Letters szaklapban online kiadásában számoltak be.

Az "UR" (University of Rochester) felírat egy fényimpulzussal készült. A technikával száz ilyen impulzus illeszthető be egy apró, 10 centis cellába. Ennyi információ ilyen kis helyre való besűrítése és sértetlenül történő kinyerése megnyitja az utat az úgynevezett optikai pufferelés, az információ fényként való tárolása előtt.

"Kissé lehetetlennek hangzik, azonban egyesek és nullák helyett mi egy egész képet tárolunk el" - nyilatkozott John Howell fizika professzor, a kutatás vezetője. "Hatalmas adatmennyiség tárolható el egyetlen fényimpulzusban, azonban általában ha megpróbálják pufferelni, rengeteg információ veszik oda" - fejtette ki a technika lényegét Ryan Camacho, Howell professzor végzős hallgatója, a publikáció szerzője. "Bebizonyítottuk, hogy lehetséges rendkívüli adatmennyiség kinyerése rendkívül magas jel-zaj aránnyal akár nagyon alacsony fényszinteken is."

Az optikai pufferelés manapság kifejezetten felkapott terület, mivel a mérnökök a fény alkalmazásával próbálják felgyorsítani a számítógépek feldolgozási és hálózati sebességét, rendszereik azonban megfeneklenek azon a ponton, amikor a fényjeleket elektromos jelekké kell alakítani az információ tárolásához. Howell csapata egy teljesen új megközelítéssel őrizte meg az impulzus összes tulajdonságát. A pufferelt impulzus gyakorlatilag tökéletesen megegyezik az eredetivel, szinte semmilyen torzulást nem szenved, nincs elhajlás, viszont megőrzi az eredeti jel fázisát és amplitúdóját.


John Howell laboratóriumában
Az UR felírat elkészítéséhez Howell egyszerűen átküldött egy fénysugarat egy, a betűket tartalmazó sablonon. A professzor azonban olyannyira lecsökkentette a fény erejét, hogy mindössze egyetlen foton jutott át. A kvantummechanika fura dolgokat művel ezen a méreten, ezért ezt a parányi fényt tekinthetjük egyszerre részecskének és hullámnak is. Hullámként a sablon minden pontját egyidejűleg átjárta, magával víve az U és R betűk "árnyékát". A fényimpulzus ezek után belépett a fentebb említett 10 centis, 100 Celsius fokos cézium gázt tartalmazó cellába, ahol lelassították és besűrítették, így biztosítva helyet számos hasonló társának.

Bár a pár száz pixeles képecske nem tűnik nagynak, mégis elképesztő ugrás a korábban hasonló módszerekkel elért adatmennyiségekhez képest, nem is beszélve arról a tényről, hogy sikerült megőrizni a jel integritását. Howell csoportjának eddig 100 nanoszekundumos késleltetést sikerült elérnie a fényimpulzusoknál, melyeket eredeti hosszuk 1%-ára tudtak összetömöríteni. Kutatásuk jelenlegi szakaszában azon dolgoznak, hogy az időt több milliszekundumra bővítsék ki. A végcél természetesen a tartós késleltetés elérése, akár egyetlen foton szintjén is. Ha ezt sikerül teljesíteni, elképesztő információmennyiség válik eltárolhatóvá mindössze néhány fotonban, összegzett Howell.