Muisti yksittäisistä fotoneista

Yksittäiset fotonit ovat kulmakiviä kvanttitoimisissa tietokoneissa ja antureissa mutta täsmälleen yhden fotonin luominen on ollut poikkeuksellisen haastavaa. Useimmat yhden fotonin lähteet toimivat vain harvoin ja satunnaisin väliajoin.

Tämän vuoksi useiden yksittäisten fotonien tuottaminen rinnakkain on erittäin epätodennäköistä. Tavoiteltua synkronoitujen fotonien ryhmää voitaisiin käyttää tietotekniikassa monta kertaa nopeammin kuin perinteisen tietokoneen muistia.

Nyt Oxfordin yliopiston johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on osoittanut, että valopulsseja voidaan tallentaa ja palauttaa hallitusti käyttämällä cesium-atomeja, jotka on rajattu erityisesti suunnitellun ontelovalokuidun keskustaan.

- Toisin kuin tavallinen lasiytimestä valmistettu kuitu, nämä kuidut ohjaavat valoa tyhjässä ytimessä, joka voidaan sitten täyttää atomeilla parantamassa niiden vuorovaikutusta optisten pulssien kanssa, toteaa tutkimusraportin johtava kirjoittaja Michael Sprague Oxfordin yliopistosta.

- Koska valo ja atomit rajoittuvat pienelle alueelle kuidun sisällä, energian määrä, joka tarvitaan toimivaan muistiin, pienenee kertoimella 200. Osoitimme, että voimme säilyttää valoa kohinatasolla, joka oli paljon vähemmän kuin joka on yhdellä fotonilla, mikä viittaa muistin lupaukseen tallentaa valon pulsseja joilla on mielenkiintoisia kvanttiominaisuuksia, hän jatkaa.

Tällä hetkellä kokeellisen optisen muistin kesto on 30 nanosekuntia, mutta ryhmä uskoo, että se voitaisiin kasvattaa 100 nanosekuntiin, mikä olisi tarpeeksi kauan luoda synkronoituja yksittäisten fotonien ryhmiä.

- Toistaiseksi kukaan ei ole onnistunut tallentaa todellista yksittäistä fotonia huoneen lämpötilaisessa muistissa, mutta meidän työ osoittaa, että muistit, jotka voivat saada kymmeniä synkronoituja yksittäisiä fotoneja työskentelemään yhdessä voivat olla todellisuutta vain muutaman vuoden päässä, toteaa Michael Sprague yliopistonsa tiedotteessa.