Een primeur: het is voor het eerst dat twee beelden tegelijkertijd op betrouwbare wijze in een niet vast medium zijn opgeslagen en vervolgens ook nog eens zijn teruggespeeld.

De onderzoekers gebruikten een techniek die Gradient Echo Memory (GEM) wordt genoemd. Hoe dat ongeveer werkt, is in onderstaand plaatje goed te zien. Eerst wordt met behulp van een laserstraal en een sjabloon de letter N gecreëerd. Deze letter is een ‘frame’ uit het ‘filmpje’ dat de onderzoekers wilden opslaan. Het lichtsignaal komt in een ruimte met rubidiumatomen. Het is de bedoeling dat het signaal in deze atomen wordt opgenomen.

Opslag van beelden. Afbeelding: NIST.

Velden
De atomen worden blootgesteld aan drie velden: een elektrisch veld van de laserstraal die de letter N projecteert, een elektrisch veld van een tweede laserstraal (hierboven aangegeven met control beam) en een magnetisch veld. De opname van de ‘film’ in de atomen is afhankelijk van verschillende factoren. Zo moet de controlerende laserstraal, maar ook het magnetisch veld precies goed zijn.

Terugdraaien
Zo wordt de letter N dus opgeslagen. De onderzoekers lieten de atomen daarna de letter N en T tegelijkertijd opslaan. Maar aan opgeslagen beelden hebben we op zichzelf niets: we moeten ze ook af kunnen spelen. Om dat te bewerkstelligen, draaiden de onderzoekers het hele proces om. Ze zorgden ervoor dat het magnetisch veld werd omgedraaid en dat de controlerende laserstraal weer actief werd. Hierop gingen de atomen precies het tegenovergestelde doen als toen ze de beelden opnamen: ze gingen licht afgeven. Een CCD-camera ving dat op en zette het licht om in een elektrisch signaal. Door de twee letters snel achter elkaar op te roepen, ontstond het beeld van een filmpje.

Omhoog
Wanneer de opgeslagen beelden worden ‘afgespeeld’ zijn deze niet zo heel scherp. Slechts acht procent van het licht waar de atomen aan zijn blootgesteld geven ze uiteindelijk ook weer af. Maar de onderzoekers hebben goede hoop dat ze dat percentage nog wel op kunnen krikken.

De afgespeelde beelden. Afbeelding: Quentin Glorieux, Jeremy B. Clark, Alberto M. Marino, Zhifan Zhou en Paul D. Lett.

Maar wat hebben we nu concreet aan dit onderzoek? Nu nog niet zoveel, maar dat kan in de toekomst wel eens veranderen. “Als we erin slagen om kwantuminformatie in een beeld of misschien in meerdere beelden te stoppen dan kan dat de komst van een kwantumnetwerk of kwantuminternet versnellen,” legt onderzoeker Quentin Glorieux uit. Het volledige onderzoek is terug te vinden in het blad Optics Express.