美科學家用原子蒸氣存儲圖像并成功回放

據物理學家組織網5月30日(北京時間)報道，在電影膠片、光碟等介質上以全息形式存儲光編碼信息，已經屢見不鮮。但最近，美國國家標準技術研究院聯合量子研究所(JQI)用室溫下的銣原子蒸氣存儲了兩幅圖像信息，且需要時還能通過攝像機重播出來，就像一個只有兩幀畫面的小電影。研究人員指出，這是首次將兩幅圖像同時存儲在非固體介質上，并能在需要時回放。相關論文發表在最近出版的《光學快遞》雜志上。

研究人員在一種名為梯度回波存儲(GEM)的系統中實現了這一存儲，存儲介質是一種充滿了銣原子蒸氣的狹長小容器，約20厘米長。在GEM系統中，他們讓信號激光束通過字母型模具，給字母圖像編碼，編碼激光進入介質容器，圖像各部分信息就會被原子吸收。研究人員說，介質容器中任何位置的原子都會吸收圖像信息。而信息能否被吸收，取決于這些原子是否處于3個精心設計的場中：光信號電場、“控制”激光脈沖的電場和沿容器長度方向而變化的磁場。每個銣原子都像一個小磁體，在這些場的作用下運動。

當圖像被原子吸收后，控制光束被關閉，但要求兩束專門的光子同時作用，一束激發原子，另一束使其返回基態。在此過程中圖像信息被存儲下來。

圖像讀取則與此相反，使磁場翻轉為原來的反方向，控制光束再次打開，原子開始以相反的方向運動。最終這些原子重新發光，再次形成圖像脈沖從介質容器中發射出來。

研究人員先存了一個字母N，后存入字母T，兩幀畫面間隔約1微秒，雖然播放時再次發出的光只有入射光的8%，但每次都能成功回放。論文作者之一的鮑爾·萊特說，用這種方式存儲并播放圖像，最大困難是如何避免原子散射。而存儲時間越長，就會發生越多散射，以后播出時圖像就會模糊不清。他們打算把這種圖像存儲技術和以前研究的“擠壓光”結合起來，使回放發光效率達到87%。

這種方法可用于存儲、處理量子信息，有助于解決相干性和外界隔離等問題。論文領導作者昆汀·格羅瑞奧克斯說，這種存儲方法對構建量子網絡，開發計算、通訊、計量用量子設備提供了有力補充。“每個人都熟悉圖像和電影，而我們想把它們推進到量子水平。如果能以量子信息存儲一幅或多幅圖像，有望加速量子網絡早日到來。”(記者 常麗君)