Кванттық технологиялардағы революция: физиктер магнит өрістерінсіз атомдарды «бағдарламалауды» үйренді
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілер тобы кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модельді ұсынды. Әзірлеменің мәні — сыртқы магнит өрістерін қолданбай-ақ, атомдарды алдын ала «бағдарламалау» үшін жарықты пайдалану. Бұл жаңалық кванттық компьютерлер мен қорғалған коммуникациялардың жаңа буынына негіз бола алады.
Технология қалай жұмыс істейді?
Модельдің негізінде оптикалық құйындар — толқындық фронттың спиральді құрылымы бар лазерлік шоқтар жатыр. Мұндай шоқтың ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендеп, қараңғы аймақты құрайды. Бұл аймақтың өлшемі кез келген оң және теріс бүтін мәндерді қабылдай алатын топологиялық зарядпен анықталады. Іс жүзінде бұл 10 000-ға дейін әртүрлі күй жасауға мүмкіндік береді, бұл дәстүрлі кубиттерден әлдеқайда жоғары сыйымдылықтағы көпдеңгейлі кванттық ақпарат бірліктері — кудиттерді қолдануға жол ашады.
Процесс келесідей жүреді: жарық алдымен газ ортасындағы атомдарды «бағдарламалайды», содан кейін бұл орта күрделі лазерлік шоқтардың пішіні мен поляризациясын өзгертеді. Ғалымдар үш энергетикалық деңгейі бар атомдармен векторлық құйындардың өзара әрекеттесуін қарастырды. Нәтижесінде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік өрнегін мұра етеді: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді күштірек жұтады, ал басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс пайда болады — атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрып, қарапайым сақиналы құрылымды орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісіне айналдырады. Сонымен қатар поляризациялық құрылым да өзгереді.
Бұл неге маңызды?
Бұрын мұндай бақылау деңгейіне жету үшін қуатты сыртқы магнит өрістері мен үлкен жабдық қажет болатын. Жаңа модель бұл шектеулерді жойып, ықшам және энергия тиімді шешімдерді ұсынады. Теориялық тұрғыдан әзірлеме жылдамырақ кванттық процессорларды, жоғары қорғалған кванттық коммуникациялық желілерді және аса дәл оптикалық датчиктерді жасауға жол ашады. Кванттық есептеулер саласындағы соңғы жетістіктер — мысалы, Sandia National Laboratories және Quantinuum компанияларының 98-кубиттік Helios компьютері туралы деректердің жариялануы — аясында бұл жұмыс ерекше өзекті болып көрінеді.
Менің сараптамалық қорытындым: Магнит өрістерінен бас тарту — бұл жай техникалық жеңілдету емес, парадигманың өзгеруі. Егер модель іс жүзінде расталса, біз күйлерді басқару тек оптикалық әдістермен жүзеге асатын кванттық есептеулерге арналған масштабталатын платформа аламыз. Бұл кванттық технологияларды коммерцияландыруды жылдар бойы жеделдетуі мүмкін.