Een team van natuurkundigen onder leiding van professor Patrick Windpassinger van de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU) heeft met succes licht getransporteerd dat is opgeslagen in een kwantumgeheugen over een afstand van 1,2 millimeter. Ze hebben aangetoond dat het gecontroleerde transportproces en de dynamiek ervan slechts weinig invloed heeft op de eigenschappen van het opgeslagen licht. De onderzoekers gebruikten ultrakoude rubidium-87-atomen als opslagmedium voor het licht om een ​​hoge opslagefficiëntie en een lange levensduur te bereiken.

"We hebben het licht opgeborgen door het als het ware in een koffer te stoppen, alleen dat in ons geval de koffer was gemaakt van een wolk koude atomen. We hebben deze koffer over een korte afstand verplaatst en daarna het licht er weer uit gehaald. Dit is niet alleen erg interessant voor natuurkunde in het algemeen, maar ook voor kwantumcommunicatie, omdat licht niet zo gemakkelijk te 'vangen' is, en als u het gecontroleerd naar elders wilt vervoeren, het gaat meestal verloren, " zei professor Patrick Windpassinger, het ingewikkelde proces uitleggen.

De gecontroleerde manipulatie en opslag van kwantuminformatie, evenals het vermogen om het op te halen, zijn essentiële voorwaarden voor het bereiken van vooruitgang in kwantumcommunicatie en voor het uitvoeren van overeenkomstige computerbewerkingen in de kwantumwereld. Optische kwantumgeheugens, die de opslag en het on-demand ophalen van door licht gedragen kwantuminformatie mogelijk maken, zijn essentieel voor schaalbare kwantumcommunicatienetwerken. Bijvoorbeeld, ze kunnen belangrijke bouwstenen van kwantumrepeaters of hulpmiddelen in lineaire kwantumcomputing vertegenwoordigen. In recente jaren, ensembles van atomen zijn media gebleken die zeer geschikt zijn voor het opslaan en ophalen van optische kwantuminformatie. Met behulp van een techniek die bekend staat als elektromagnetisch geïnduceerde transparantie (EIT), invallende lichtpulsen kunnen worden opgevangen en coherent in kaart worden gebracht om een ​​collectieve excitatie van de opslagatomen te creëren. Omdat het proces grotendeels omkeerbaar is, het licht kan dan weer met een hoog rendement worden teruggewonnen.

Het toekomstige doel is om een ​​racetrackgeheugen voor licht te ontwikkelen

In hun recente publicatie Professor Patrick Windpassinger en zijn collega's hebben het actief gecontroleerde transport van dergelijk opgeslagen licht beschreven over afstanden die groter zijn dan de grootte van het opslagmedium. Een tijdje geleden, ze ontwikkelden een techniek waarmee ensembles van koude atomen kunnen worden getransporteerd op een 'optische transportband' die wordt geproduceerd door twee laserstralen. Het voordeel van deze methode is dat relatief veel atomen met een hoge mate van nauwkeurigheid kunnen worden getransporteerd en gepositioneerd zonder noemenswaardig verlies van atomen en zonder dat de atomen onbedoeld worden verwarmd. De natuurkundigen zijn er nu in geslaagd om met deze methode atoomwolken te transporteren die als lichtgeheugen dienen. De opgeslagen informatie kan dan elders worden opgehaald. Dit concept verfijnen, de ontwikkeling van nieuwe kwantumapparaten, zoals een racetrack-geheugen voor licht met aparte lees- en schrijfsecties, in de toekomst mogelijk zou kunnen zijn.