Магнитсіз кванттық серпіліс: жарық көмегімен атомдарды басқарудың жаңа моделі
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілері сыртқы магнит өрістерін қолданбай-ақ атомдарды жарық арқылы «бағдарламалауға» мүмкіндік беретін теориялық модель ұсынды. Бұл жаңалық кванттық есептеулер мен коммуникацияларға деген көзқарасты түбегейлі өзгертуі мүмкін.
Модельдің негізінде оптикалық құйындар — толқындық фронтының спиральді құрылымы бар лазерлік шоқтар тұжырымдамасы жатыр. Мұндай шоқтың ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендеп, қараңғы аймақты құрайды. Бұл аймақтың мөлшері кез келген оң немесе теріс бүтін мәндерді қабылдай алатын топологиялық зарядпен анықталады. Бұл негізгі параметр, себебі ол ақпаратты стандартты кубиттерден әлдеқайда жоғары сыйымдылыққа ие көпдеңгейлі кванттық ақпарат бірліктері — кудиттерде кодтауға мүмкіндік береді.
Тәжірибеде, есептеулер көрсеткендей, 10 000-ға дейін әртүрлі күй алуға болады. Бұл дәстүрлі бинарлық жүйенің (0 және 1) орнына деректерді кодтау үшін көпөлшемді кеңістік алатынымызды білдіреді. Векторлық құйындарды басқару үшін команда шоқтың үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен өзара әрекеттесуін қарастырды. Бұл жүйеде жарық алдымен атомдарды «бағдарламалайды», содан кейін дайындалған орта күрделі лазерлік шоқтардың пішіні мен поляризациясын өзгертеді.
Өзара әрекеттесу процесінде кері байланыс пайда болады: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді күштірек жұтады, басқаларында мөлдірге жуық болады. Нәтижесінде қарапайым сақиналы құрылымның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар жапырақша үлгісі пайда болады. Бұл шоқтың поляризациялық құрылымын өзгертеді, бұл бұрын күшті сыртқы магнит өрістері мен күрделі жабдықты қажет ететін.
Сараптамалық талдау: Бұл жұмыс біздің басқару магнит өрістерімен емес, жарықпен жүзеге асырылатын кванттық жүйелердің жаңа буынының табалдырығында тұрғанымызды көрсетеді. Егер модель тәжірибеде жүзеге асырылса, бұл жылдамырақ кванттық процессорларды, жоғары қорғалған кванттық коммуникациялық желілерді және аса дәл оптикалық датчиктерді жасауға әкелуі мүмкін. Алайда, бұл теориялық жұмыс екенін есте ұстаған жөн — модельден зертханалық прототипке дейінгі жол жылдарға созылуы мүмкін. Дегенмен, бағыт өте перспективалы және кванттық инженерияда төңкеріс жасауға уәде береді.