Физики научились хранить свет в виде звука

Хранение световых импульсов в виде звуковых волн. Схема из статьи авторов исследования

В современных сетях информация передается по оптоволокну в виде пакетов световых импульсов. При очень большой нагрузке на сеть, однако, может возникать ситуация, когда два пакета одновременно прибывают к одному узлу. Идеальным решением в таком случае является сохранить один из пакетов на очень короткий промежуток времени, передать другой, а затем передать сохраненный.

Обычно сохраняемый пакет конвертируется в электрический сигнал, который временно сохраняется на микросхеме. При этом, однако, выделяется много энергии, поэтому исследователи ищут способ сохранять световой импульс без перевода его в электричество.

Специалисты из университета Дюка разработали метод, позволяющий конвертировать свет не в электричество, а в звук. Для этого по волокну посылается пакет данных в виде лазерных импульсов длительностью две наносекунды, а навстречу ему - записывающий лазерный импульс длительностью полторы наносекунды. Интерференция импульсов приводит к тому, что почти вся энергия импульса данных передается волокну в виде акустических волн (этот эффект называется рассеянием Мандельштама-Бриллюэна). По сравнению со скоростью света в волокне (около 200 миллионов метров в секунду) скорость звука в нем ничтожно мала (пять тысяч метров в секунду). Пакет сохранен.

Через нужный промежуток времени посылается считывающий импульс (в том же направлении, что и записывающий) длительностью полторы наносекунды. Взаимодействуя с акустическими волнами, которые еще не успели "уйти далеко", сигнал приводит к появлению светового импульса, почти не отличающегося по параметрам от изначального импульса данных и движущегося в том же направлении. Пакет считан.

Длительность промежутка между записывающим и считывающим импульсом (время хранения) удалось довести до 12 наносекунд. В отличие от других методов работы со светом, акустическое хранение не требует сверхнизких температур и не зависит от диапазона длин волн. Для практического применения технологии, однако, ее необходимо усовершенствовать, в частности, научиться сохранять больше импульсов на больший промежуток времени. Исследователи надеются, что им удастся подобрать материал с соответствующими оптико-акустическими характеристиками.