Фотонное эхо задержали на рекордное время
Российские учёные добились длительного хранения оптической информации, их статья опубликована в журнале Nature
Эффект фотонного эха, задержанный на рекордно долгое время, в наноструктурах на основе полупроводников получила группа российских и зарубежных учёных. Статья об этом опубликована в недавнем номере Nature. Работа может стать еще одним шагом к созданию оптического компьютера.
Оптический компьютер, в котором сигналы передаются не электрическим током, а светом, сверхскоростной и с низким уровнем рассеяния энергии… Создать такую машину давно пытаются учёные развитых в научном и технологическом отношении стран. Но для этого требуется решить целый ряд сложных задач. Одна из них - создание оптической памяти.
Работа над созданием оптической памяти, надо отметить, тоже ведутся не без успеха. Уже созданы несколько вариантов, в частности, квантовая память на атомах цезия или рубидия, в газах и твёрдотельной матрице, на одиночных атомах в микрорезонаторе, а также в алмазе. Все они имеют определённые достоинства, например, могут довольно долго хранить информацию (до миллисекунд) и иногда оперировать при комнатной температуре.
Однако они отличаются сравнительно слабой силой взаимодействия со светом, в результате чего память работает не так быстро: время записи и считывания информации лежит в наносекундном диапазоне, что является далеко не рекордным.
Другой нетривиальный подход для разработки оптической памяти - это полупроводниковые наноструктуры, содержащие квантовые ямы - особые условия, где частицы могут двигаться не в трех измерениях, а только в двух - то есть в какой-то плоскости.
Такие структуры, наоборот, эффективно взаимодействуют со светом, а их время записи и считывания оптической информации может составлять единицы пикосекунд, то есть меньше на несколько порядков.
Правда, у полупроводников тоже имеется один существенный недостаток - неспособность продолжительное время помнить заданное светом состояние. Иными словами, «память» у них очень короткая - «запись о состоянии» исчезает очень быстро. На сегодняшний день рекордом хранения световой информации в таких материалах были лишь несколько сотен пикосекунд. Причина - в слишком коротком времени жизни самих оптических возбуждений в таких средах. До сих пор оставалось неясным, есть ли способы перешагнуть этот барьер.
Группа учёных из Санкт-Петербургского государственного университета и Технического университета Дортмунда доказала, что это можно сделать, получив на полупроводниковом материале эффект фотонного эха, задержанного на время, которое значительно превышает время жизни оптических возбуждений в этом материале.
Далее о длительном хранении оптической информации читайте здесь