Mellékleteink: HUP | Gamekapocs
Keres

Komplett képet tárolhat el egy apró fényrészecske

Ady Krisztián, 2007. január 22. 12:10
Ez a cikk több évvel ezelőtt születetett, ezért előfordulhat, hogy a tartalma már elavult.
Frissebb anyagokat találhatsz a keresőnk segítségével:

Hatalmas áttörést értek el a Rochesteri Egyetem kutatói a közelmúltban: egyszerű kvantumfizikai törvényeket és némi felmelegített céziumgázt tárolóként használva több száz pixelből álló képet tároltak el egyetlen fényrészecskében, azaz fotonban. A kísérlet során egy U és R betűkből álló képet kódoltak el egyetleg fotonban, majd lelassították és tömörítették azt, szimulálva ezzel az adat tárolását. Ezt követően sikeresen visszanyerték a képet a fotonból.

[HWSW] Hatalmas áttörést értek el a Rochesteri Egyetem kutatói a közelmúltban: "egyszerű" kvantumfizikai törvényeket és némi felmelegített céziumgázt tárolóként használva több száz pixelből álló képet tároltak el egyetlen fényrészecskében, azaz fotonban. A kísérlet során egy U és R betűkből álló képet kódoltak el egyetleg fotonban, majd lelassították és tömörítették azt, szimulálva ezzel az adat tárolását. Ezt követően sikeresen visszanyerték a képet a fotonból.

Lehetetlen?

A fényt eddig is használták adatok továbbítására -- gondoljunk csak az üvegszálas adatátvitelre --, azonban csak "bináris" módon, azaz csak a nullát és az egyeseket küldhettük el a fény állapotainak változásával. Az jóformán lehetetlennek tűnt, hogy egyetlen fényrészecske akár ennél jóval több adatot is tárolhat. John Howell, a kutatócsapat vezetője és a készülék egyik megalkotója szerint ezt úgy lehetne a legjobban elképzelni, mintha eddig az egyetlen pixel tárolására képes digitális fényképezőgépünk hirtelen 6 megapixeles képeket készítene.

Bár a jelenlegi kísérletek során csupán néhány pixelből álló képet tároltak el a fotonban, az új techika akár hatalmas adatmennyiségen is működőképes lehet. A magánegyetemen kidolgozott eljárás során a kutatók egy kicsi, mindössze 4 hüvelykes "kockába" zárták azokat a fényimpulzusokat, melyek az adatokat hordozták. A kockában 100 Cesius fokra melegített céziumgáz ejtette csapdába a másodperc törtrészéig a fényt, így több fotont is el tudtak "tárolni" benne.

kép a fényből

Hullám és részecske

Bár a komplett kép tárolása egyetlen fotonban lehetetlennek tűnik, a fénynek különleges képességei vannak. A fényt alkotó fotonoknak egyaránt vannak hullám- és részecske tulajdonságai, a jelenlegi áttörés során is ezt használták ki. Az eltárolt foton pontosan ugyanolyan maradt, mint az eredeti, fázisa és amplitúdója is egyezett, azonban magán viselte az elé helyezett sablon lenyomatát, az U és R karaktereket. A fény árnyékot vet, ha elé helyezünk valamit, ezt mindenki tapasztalhatta, aki játszott már árnyjátékot a kezével.

Az igen rövid fényimpulzus -- annyira rövid, hogy csupán egyetlen fotonból áll -- ugyanígy áthalad az elé helyezett sablonon, azonban a kvantummechanika törvényei ezen a méreten különös képességekkel ruházzák fel. Az egyetlen foton hullámként ugyanis egyszerre halad át a sablon minden egyes részén, magában hordozva annak teljes lenyomatát. A céziumgázba lépő foton tehát az U és R karakterek "árnyékát" is magával hordozza, ahol lelassulva, néhány nanomásodpercig csapdába esve egyszerű adattárolóként működik.

Howell akár 100 nanomásodpercig is csapdába tudta ejteni a fényt, illetve az eredeti hullámhosszához képest 1 százalékára tudta csökkenteni "méretét". A professzor és csapata jelenleg azon dolgozik, hogy több milliomod másodpercre növelje a több tucatnyi fényimpulzus tárolásának idejét, illetve akár 10 ezer impulzust tárolhasson egy nanoszekundumig. A végcél a közel végtelen idejű tárolás lenne, ekkor néhány fotonban hihetetlen mennyiségű adatot lehetne eltárolni.

Kép a fényből

Fényt mindenhova

Az optikai adattovábbítás nem csak a mindennapi kommunikációban szakít magának egyre nagyobb teret, de a processzorok fejlesztését is ebben az irányban képzeli el több cég. Az optikai kommunikáció két legfontosabb előnye az elektromos árammal szemben a kisebb fogyasztás és hőtermelés.

Emellett az optikai megoldások előnye, hogy nagyságrendekkel több információ átvitelére képesek, mint a rézvezetékek, illetve az áramló adatok "lehallgathatatlanok". Az optika elméletben tehát minden területen győz a réz felett, azonban a berendezések előállítási költségei ma még horribilisek, részben a különleges anyagszükséglet miatt. A fény segítségével kommunikáló lapkák legkorábban az évtized végén, a jövő évtized elején kerülhetnek tömeggyártásba.

Az iparág szereplői szerint szükség van alternatív megközelítések kutatására, amelyek leválthatják a jelenleg elterjedt szilícium-alapú technológiákat. Ezek egyike a molekulákból álló félvezetők -- az IBM svájci kutatói már egyetlen molekulában képesek voltak információt tárolni -- de számos más elképzelés tartja még magát, többek között a karbon nanocsövek is, amelyek kutatásában a kék óriás szintén úttörő szerepet vállal.