Сколько данных можно передать одним фотоном? В принципе, если учесть, что так называемые кубиты (квантовые биты), представляющие, например, суперпозицию дискретных состояний поляризации, могут содержать в себе информацию о сразу нескольких состояниях, количество данных, кодируемых одним фотоном, заметно больше одного бита. И вот ученые из Рочестерского университета (University of Rochester) утверждают, что им удалось закодировать небольшое изображение в одном фотоне, замедлить его (эта операция соответствует сохранению на носитель в случае обычных, электронных данных), а затем – декодировать (считать).
Тестовое изображение состоит всего лишь из нескольких сотен пикселей, но и это уже является грандиозным прорывом по плотности записи информации. Это изображение, являющееся аббревиатурой названия университета, было создано единичным импульсом света, однако, команда ученых сообщает, что способна удерживать в одной 10-см ячейке одновременно до сотни таких импульсов – такой подход в будущем, возможно, позволит создать оптический буфер для хранения данных в виде импульсов света.
Для того, чтобы создать изображение букв аббревиатуры, импульс света пропускается через трафарет. В обычных условиях, когда фотонов много, за трафаретом создается отчетливая тень. Если уменьшить интенсивность света до такого уровня, когда, по сути, через «мишень» пролетают единичные фотоны, они, в силу свой волновой природы, взаимодействуют одновременно со всеми точками трафарета, формируя «тень» из одного-единственного фотона.
Затем импульсы света попадают в цезиевую ячейку, нагретую до точки кипения воды, где в результате резонансного поглощения и испускания, задерживаются на срок до 100 нс. Также в эксперименте ученых, как сообщается, уменьшается длительность импульсов – в 100 раз (до 1% от изначальной длины), что можно, переводя на язык электронных данных, интерпретировать как сжатие информации.