Ученые Российского квантового центра (РКЦ), Московского физико-технического института и Санкт-Петербургского государственного университета предложили механизм оптической памяти, который в будущем может позволить компьютерам не только передавать, но и хранить информацию с помощью света. Об этом «Газете.Ru» рассказали в РКЦ.
Сегодня оптические технологии позволяют передавать огромные объемы данных, однако при обработке внутри компьютеров световые сигналы обычно приходится преобразовывать в электрические. Такие преобразования увеличивают задержки и энергопотребление. Поэтому одна из задач ученых — создать память, которая сможет сохранять информацию непосредственно в световом сигнале.
В предложенной схеме ученые использовали поляритонный конденсат Бозе — Эйнштейна. Это особое состояние вещества, в котором свет и частицы материи образуют коллективную систему. Исследователи показали с помощью компьютерного моделирования, что она способна сохранять поляризацию света — направление колебаний его электромагнитного поля.
Принцип работы можно сравнить с переключателем: короткий световой импульс задает системе определенное состояние, после чего это состояние продолжает сохраняться даже тогда, когда исходный импульс уже исчез. При этом система способна реагировать даже на крайне слабый сигнал — в расчетах эффект наблюдался при мощности возбуждения на уровне одного фотона.
Особенно важным результатом стала продолжительность сохранения состояния. Согласно моделированию, заданная светом поляризация сохранялась в течение сотен пикосекунд — примерно в сто раз дольше, чем существует отдельный поляритон. При увеличении мощности начального сигнала устойчивость памяти возрастала.
По словам исследователей, это может стать основой для создания оптических элементов памяти, которые позволят сократить количество преобразований между световыми и электрическими сигналами. В перспективе такой подход способен снизить задержки при обработке информации и энергопотребление фотонных вычислительных систем.
При этом речь пока идет о теоретической модели: предложенный механизм необходимо подтвердить экспериментально. Ученые также подчеркивают, что система не «клонирует» отдельный фотон, а сохраняет заданное им состояние поляризации.
Ранее был установлен новый мировой рекорд передачи квантовой информации.