Forskare vid University of Rochester har tagit ett stort steg mot ett optiskt minne. De har lyckats koda all information i en bild i en foton, bromsa fotonen för lagring och sedan återskapa bilden intakt.
Originalet till vänster, kopian till höger. Källa University of Rochester
Drömmen om att kunna lagra information i form av ljuspulser ser ut att ha tagit ett stort steg framåt. Ett forskarlag vid University of Rochester under ledning av fysikprofessorn John Howell har framgångsrikt manipulerat en bild med ett par hundra pixlar, föreställande universitets initialer UR.
All information i bilden har lagrats i en enda foton som sedan bromsats in i en kammare med 100 grader varm cesiumgas. Därpå har bilden återskapats, med minimal distorsion, ingen difffraktion och bibehållen fas och amplitud.
Bilden skapades på enklast möjliga vis - en ljusstråle fick passera en mall där UR klippts ut. Fast ljuset vreds ned så mycket att en enda foton passerade bokstavskombinationen. Eftersom ljus, enligt kvantmekaniken, kan ses som både en våg och en partikel så kan man betrakta det såsom att vågen passerade hela mallen samtidigt, och då fick med sig en "skugga" av bokstäverna.
Cesiumgasen i kammaren utsattes för laserpulser, varpå informationen från originalbilden återskapades i en ny bildprojektion. Bilden visades - informationen lagrades alltså - i upp till 100 nanosekunder, vilket är en mycket lång tid i dessa sammanhang.
- Det här är mycket intressant. Det kan få stor inverkan, kommenterar Lars Thylén, professor i fotonik och mikrovågsteknik på KTH.
Kunskapen om hur informationen bibehålls trots inbromsningen av fotonerna är ett av genombrotten i Howells forskning. Experimentet beskrevs i Physical Review of Letters den 19 januari.
Inbromsningen och lagringen i cesiumgas är i sig inget nytt påfund. Men Howells forskarlag har lyckats komprimera informationen mer än någon tidigare, genom att fördröja, alltså lagra, ljuspulserna så länge som 100 nanosekunder och komprimera dem till en procent av originallängden.
Målet för Howell på kort sikt är att tiotals pulser ska fördröjas en millisekund, alternativt att tiotusentals pulser ska fördröjas upp till en nanosekund. På längre sikt vill han undersöka om det går att stoppa enskilda fotoner helt och hållet, vilket skulle ge möjlighet att lagra enorma mängder information i enskilda fotoner.