Tuulen varastointiin ei ehkä vielä ole keinoa, mutta tiedemiehet ovat jo keksineet keinon varastoida ja kuljettaa valoa, niin oudolta kuin se tuntuukin. Kukaan ei tietenkään laittanut valoa laatikkoon ja vienyt sitä toiselle puolelle maapalloa, mutta joka tapauksessa saavutus oli merkittävä.

Johannes Gutenbergin yliopiston professori Patrick Windpassingerin (JGU, Mainz) johtama ryhmä kehitti menetelmän, jolla valon hallittu varastointi ja kuljettaminen hyvin pieneksi ajaksi ja hyvin pienelle etäisyydelle oli mahdollista.

Tähän tutkijat käyttivät kvanttimuistijärjestelmää. Näin he kuljettivat tallennettua valoa 1,2 millimetrin matkan. Vaikka pieni liike normaalisti häiritsisi valoa riittävästi, sen ominaisuudet pysyivät käytännössä ennallaan.

Valon varastoimiseksi Windpassingerin ryhmä käytti rubidium 87 -atomeja (rubidium 87:n ytimessä on kaksi neutronia enemmän kuin stabiilissa rubidiumissa). Materiaali oli ultrakylmässä tilassa - tämä varmisti aaltojen tehokkuuden ja varastointiajan.

Miten säilytetään ja kuljetetaan valoa?

"Säilytämme valoa niin sanotusti matkalaukkuun, mutta meidän tapauksessamme matkalaukku oli tehty kylmistä atomeista koostuvasta pilvestä", professori Windpassinger selittää Johannes Gutenbergin yliopiston Mainzissa antamassa lausunnossa.

"Siirrämme tätä matkalaukkua lyhyen matkan ja poistamme sitten valon uudelleen. Tämä on erittäin mielenkiintoista paitsi fysiikan kannalta yleensä myös kvanttiviestinnän kannalta, koska valoa ei ole kovin helppo "vangita", ja jos sitä halutaan kuljettaa jonnekin muualle kontrolloidusti, se yleensä katoaa", hän lisää.

Tutkijat julkaisivat tutkimuksensa lehdessä Physical Review Letters , avoimesti saatavilla.

Tiedon tallentamiseksi tutkijat käyttivät tekniikkaa nimeltä sähkömagneettisesti indusoitu läpinäkyvyys (EIT) Kyseessä on optinen ilmiö, joka johtuu kahden tai useamman sähkömagneettisen aallon, kuten säteen ja pommituskentän, interferenssistä, joka luo tällaisen läpinäkyvyyden.

Koska prosessi on koherentti, valo ei menetä informaatiota tallennettaessa. Lisäksi prosessi on palautuva, joten kaikki kyseisiin atomeihin tallennettu informaatio on mahdollista palauttaa milloin tahansa erittäin tehokkaasti ja helposti.

Tutkimuksen huomionarvoisuus perustuu kuljetusetäisyyteen. Tutkijat pystyivät aktiivisesti kuljettamaan tallennusvälinettä yli laitteen kokoa suuremman matkan, vaikka se onkin vielä melko pieni etäisyys.

He kuljettivat atomipilveä lasersäteiden "juoksumatolla", jotta pilvi ei kuumenisi eikä atomeja häviäisi merkittävästi, sillä laite on melko hauras.

Sovellukset

Okei, ne varastoivat valoa, mutta mitä hyötyä siitä on?

Kvanttitietokoneet edistyvät huimasti. Kvanttitietokoneiden prosessointiteho kasvaa lähes eksponentiaalisesti, sillä IBM kaksinkertaisti kvanttitietokoneidensa prosessointitehon vain tammikuun ja elokuun 2020 välisenä aikana. Teknologian kehitys on todella nopeaa.

Kvanttitietokone toimii täysin erilaisilla periaatteilla kuin tavallinen tietokone. Sillä voidaan saavuttaa paljon korkeammat prosessointinopeudet ja tiedonsiirtonopeudet. Siksi sillä on lukuisia sovelluksia tieteen ja teknologian alalla (kotitietokoneet jatkavat perinteisten tietokoneiden tavoin).

Jotta kvanttilaskennan kehitys voisi jatkua, on kuitenkin välttämättä hallittava kvanttitiedon hallittu manipulointi ja varastointi. Valo on yksi tällainen tapa, aivan kuten tallennamme tavanomaista tietoa kiintolevyille, muistikortteihin tai SSD-levyille.

Koska tietojenkäsittely lisääntyy, tutkijat tarvitsevat pian kvanttitallennustiloja, jotka ovat riittävän tehokkaita käsittelemään suuria tietovirtoja. Tämä tapahtuu mahdollisesti jo lähitulevaisuudessa, sillä teknologian kehitys on varsin nopeaa.

Tutkimus julkaistiin Physical Review Letters -lehdessä Phys.orgin tietojen mukaan.