气体存储方式 带人类走进科幻世界

   在很多科幻电影里，都有类似的场景，即戏中的人物可以对着真实人类的虚拟影像说话，而不是拿着电话和对方通话。又或者屋里可以有虚拟的管家，它们同样也有很逼真的影像。这样的科幻场景其实并不遥远，在不远的将来，我们就可以在现实中看到它们。

 

    这种技术不仅可以显示与真人大小相若的全息影像，还允许你与它们进行互动。比如你可以移动手指或双手，令影像发生变化，就像魔法电影里的特效那样。你还可以想像一下，把电话功能加上这种影像技术里，再完善一下影像的嘴部动作，那么我们就可拥有更未来化的视像通话了。

      全息照像是美国科学家伯格（M.J.Buerger）在利用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的，他与盖伯(Gabor)一起创建了全息照像理论，即利用双光束干涉原理，令物光和另一个与物光相干的光束（参考光束）产生干涉图样即可把位相“合并”上去，从而用感光底片同时记录下位相和振幅，就可以获得全息图像。由于普通光源单色性不好，相干性差，因而使得全息技术发展缓慢，很难拍出令人满意的全息图。直到二十世纪六十年代初激光出现，以其高亮度、高单色性和高相干度特性，迅速推动了全息技术的发展，许多种类的全息图被制作出来，全息理论得到很好的验证。但由于拍摄和再现时的特殊要求，全息技术从诞生之日起，就几乎一直被局限在实验室里。

　　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。

       全息影像的神奇效果我们常常在科幻电影里见到，但是真正接触的机会几乎没有。以色列科学家研发了气体存储方式，这与全息影像学很接近，或许气体存储方式在密闭的空间里，可以实现全息图像的展现，科学技术日新月异，没有什么是人类不可做到的，期望有一天现在还未普及的TD早日被这类在气体中就可以实现的影像存储及播放方式替代，那么这项技术带给人类的方便之处，恐怕是现在的人无法想象的。