2008年06月26日 09:23
利用气体媒体存储图片
北京时间6月25日消息，据国外媒体报道，以色列的科学家日前称，他们最近成功地在原子蒸气上实现了图像存储，尽管存储的时间只有短短的30微秒，但这是人类首次成功地利用气体充当存储媒介。
以色列科学家表示，其实这种“光存储”的概念已经出现了好多年，而且在某些领域可能已得到了应用。此前，罗彻斯特大学已经在图像的减速和延缓技术的研究方面取得了很大的进展。以色列理工学院受到罗彻斯特大学研究成果的启发，但更注重了对原子扩散问题的研究。
研究人员首先在一束光脉冲中存储一幅图像。当光脉冲遇到原子状态气体时，光脉冲被气体吸收并激活气体原子。但是，当第二束光柱射向该气体时，将驱散气体原子，使气体形成单一的量子态，并造成第一束光脉冲穿过气体。这种现象被称为“电磁感应透明”现象。
物理学家正是利用这种方法来捕获、存储和恢复复杂的三维光场。他们在一束光脉冲中将一幅图片减速到每秒8000米的群速度。这一群速度使得图片能够存储于原子状态的气体之中长达数微秒之久。具体的实验过程是，首先将两束光线射向一个5厘米长的气体试管上，该试管中含有52°C的铷气以及用于隔离作用的氖气。第一束光脉冲(即包含图像的光脉冲)只要有一半离开气体试管，立即关闭第二束光柱，这样图像的余下一半就存储于气体之中。在这里，图像是以原子的量子态编码存储的。30微秒后，再次打开第二束光柱，图像也随之恢复。
以色列理工学院的研究人员莫舍·舒克解释，在存储期间，整个实验系统中没有任何光场。光线携带的所有信息被转换为气体中所有原子的量子态。如果能够很容易地检测出原子的量子态的稳定水平，人们将能够看到一幅鲜明的“图像”存在于该气体之中。由于气体原子的扩散性，恢复的图像看起来可能模糊不清，而且信噪比大大降低。为了改进图像的清晰度，研究人员采用了一种新的技术方法，将由于原子运动造成的图像模糊化问题减少到最低程度。该技术与移相微影技术有相似之处。研究人员将这些图像特征的相位转移180度，这样那些扩散到图像线条之间区域的相反相位的原子的振幅将被取消，也就不可能有光线射出而模糊图像的线条。
气体存储图像的技术，将在图像处理及相关领域有着广泛的应用。科学家们预测，利用这种方法将可能存储更为清晰的图像，包括即时图像或电影等数据。当然，这种光存储技术并不仅仅局限应用于图像存储方面，在未来的量子信息发展中，光存储技术将同样发挥着重要的作用。最直接的应用就是量子位数据的存储。
