محققان موسسه کوانتوم مشترک دانشگاه مریلند موفق به ذخیره دو حرف الفبا در یک سلول ریز حاوی اتمهای روبیدیوم شده‌اند که برای جذب و انتشار مجدد پیامها در زمان نیاز طراحی شده‌اند.

این اولین بار است که دو تصویر بصورت همزمان با فاصله چند ریزثانیه بر روی یک رابط غیر جامد ذخیره و سپس بازپخش شده‌اند.

در واقع این اولین فیلم اتمی ذخیره و بازپخش شده است. از آنجایی که این محققان قادر به ذخیره و بازپخش دو تصویر جداگانه یا فریم با فاصله چند ریزثانیه بوده‌اند، کل این توالی را می‌توان به عنوان یک دستاورد در هنر فیلمبرداری تعبیر کرد.

نتایج این فرایند ذخیره جدید در مجله Optics Express منتشر شده است.

رابط ذخیره اتمی یک سلول باریک 20 سانتیمتری بوده که تا حدی برای یک دستگاه کوانتومی بزرگ به نظر می‌رسد. این میزان فضای لازم برای استقرار یک فرایند کوانتومی موسوم به «حافظه گرادیانت انعکاسی» است. این پروتوکل مفید برای ذخیره چند سال پیش توسط دانشگاه ملی استرالیا ایجاد شده بود.

در حالی که رسانه‌های ذخیره سازی زیادی در تلاش برای ذخیره حجم زیادی از اطلاعات در کوچکترین فضای ممکن مانند یک نوار آهنربا یا یک دیسک فشرده هستند، در شیوه حافظه گرادیانت انعکاسی، یک تصویر در کل محدوده سلول 20 سانتیمتری ذخیره می‌شود.

این تصویر با جذب در اتم‌ها در هر منطقه از سلول، بسته به مواجهه این اتمها با سه میدان طراحی‌شده دقیق «میدان الکتریکی نور سیگنال»، «میدان الکتریکی یک پالس لیزر کنترلی دیگر» و «یک میدان مغناطیسی» ذخیره می‌شوند که اتم‌های روبیدیوم را به جلو می‌راند.

با جذب این تصاویر در اتم‌های سلول، پرتو کنترلی خاموش می‌شود. از آنجایی که این فرایند نیازمند فعالیت همزمان دو فوتون خاص، یکی برای استقرار اتم در حالت برانگیخته و دیگری برای انتقال آن به یک حالت زمینه متفاوت بوده، اتمها نمی‌توانند به سادگی در کار آن با انتشار نور تصادفی اختلال ایجاد کرده و به حالت زمینه اصلی بازگردانند.

در بازپخش تصویر این مراحل تقریبا به شکل معکوس انجام می‌شوند. میدان مغناطیسی به یک جهت مخالف چرخیده، پرتو کنترلی دورباره روشن شده و اتمها در جهت مخالف پیش می‌روند. در نهایت این اتمها به انتشار نور و شناسایی مجدد پالسهای تصویر پرداخته که در در مسیر خروج از سلول هستند.

فیزیکدانان پس از ذخیره حرف «N» به ذخیره حرف دوم «T» پیش از بازخوانی هر دو حرف در یک جانشینی سریع پرداختند. دو فریم این فیلم که حدود یک ریزثانیه با هم فاصله داشتند،‌با موفقیت پخش شدند.

به گفته محققان، یکی از بزرگترین چالشهای ذخیره تصویر در این شیوه، دور نگهداشتن اتمهای متضمن در تصویر از پراکنده شدن است. هرچه زمان ذخیره‌سازی بیشتر باشد، ‌پراکندگی بیشتری اتفاق افتاده که تصویر حاصل را غیر واضح می‌کند.

این شیوه ذخیره به ارائه یک ضمیمه بالقوه مهم برای برپایی شبکه‌های کوانتومی پرداخته که از تاثیر کوانتومی برای محاسبات، ارتباطات یا مترولوژی بهره‌برداری می‌کند.