Cela slika u jednom svetlosnom impulsu

Fotoni su glavni naučni trend na početku ovog milenijuma, čini se.
I istraživači sa Univerziteta u Ročesteru dali su svoj doprinos boljem skladištenju podataka, pohranivši i ponovo izvadivši sliku sa jednog jedinog fotona. Njihov izum znači novi prodor u šifrovanju podataka čitave jedne slike u jedan jedini foton, pri čemu se prenos slike usporava radi skladištenja, a zatim se ponovo izvlači iz „skladišta“ ta ista slika, bukvalno nedirnuta.
Iako je prva slika koja je poslužila za ovaj opit imala samo nekoliko stotina piksela, novom tehnikom može se pohranjivati neizmeran broj informacija.
Slika koja je pohranjena predstavljala je grafički lepo i u boji prikazana slova UR (skraćeno od Univerzitet Ročester).Ona je napravljena korišćenjem jednog jedinog impulsa svetlosti. Ali, tim pronalazača sa ovog univerziteta tvrdi da može da ubaci odjednom stotinak sličnih impulsa u majušnu četvoroinčnu ćeliju. Ubacivanje tolike količine informacija u tako mali prostor kao i ponovno vađenje istih podataka potpuno neizmenjenih, otvaraju nove mogućnosti optičkog baferovanja – pohranjivanja informacija u vidu svetlosti.
„To naizgled zvuči nemoguće, ali umesto pohranjivanja jedinica i nula, mi pohranjujemo čitave slike“, kaže Džon Hauel, profesor fizike i vođa tima koji je stvorio ovaj uređaj. „Ova novina ravna je razlici između snimanja neke fotografije u jednom jedinom pikselu i njenog slikanja foto-aparatom – i to, u našem slučaju, foto-aparatom od 6 megapiksela.“
Poznato je da se u jednom svetlosnom impulsu može pohraniti ogromna količina informacija, ali, ukoliko pokušate da ih baferujete, možete da izgubite dobatr deo tih informacija, kaže Hauelov postdiplomac Rajan Kamačo, objašnjavajući da su on i ostali članovi tima pokazali da je moguće smestiti ogromnu količinu informacija uz krajnje visok odnos signal – šum, čak i uz vrlo nizak nivo svetlosti.
Optičko baferovanje je trenutno vruće polje istraživanja jer inženjeri pokušavaju da ubrzaju kompjutersko procesovanje i brzinu mreža koristeći svetlost, ali njihovi sistemi se zaglibe kad god pokušaju da konvertuju svetlosne signale u elektronske, kako bi, makar nakratko, pohranili informacije.
Hauelova istraživačka grupa primenila je potpuno nov pristup. Baferovani impuls je u suštini savršeni original, nema nikakvog izobličenja, ni dodatne difrakcije, a faza i amplituda originalnog signala su sačuvane u celosti. Hauel čak radi na tome da pokaže kako i kvantumsko preplitanje ostaje nedirnuto.
Da bi napravio sliku od slova UR, Hauel je jednostavno propustio svetlosni zrak kroz matricu sa ugraviranim U i R, ali je svetlost bila toliko slaba da je kroz matricu prošao samo jedan foton.
Kvantna mehanika dozvoljava da se bit svetlosti smatra i česticom i talasom. Kao talas, taj zrak prošao je kroz sve delove matrice odjednom, noseći sa sobom „senku“ slova „UR“. Zatim je impuls svetlosti ušao u četvoroinčnu ćeliju gasovitog cezijuma pri toploti od sto stepeni Celzijusovih, gde je usporen i kompresovan, omogućujući da u malu cev istovremeno uđe mnoštvo impulsa.
Paralelni iznos informacija koji je ovim postupkom odjednom poslat u jednoj slici ogroman je u poređenju sa bilo čim sličnim dosad, kažu znalci ove vrste fizike, a posebno je fascinantno to što se pri svemu tome čuva integritet signala.
Hauel je bio u stanju da odloži svetlosni impuls za 100 nanosekundi i kompresuje ih na jedan odsto njihove prvobitne dužine. Sad pokušava da na sličan način odloži desetine impulsa za čitavih nekoliko milisekundi, odnosno 10.000 impulsa za nanosekundu. Ukoliko u tome uspe, ubuduće će ogromna količina informacija moći da se pohranjuje u svega nekoliko fotona.