Кванттық технологиялардағы революция: физиктер магнит өрістерінсіз атомдарды «бағдарламалау» тәсілін тапты
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілер тобы кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгерте алатын теориялық модель ұсынды. Әзірлеменің негізінде атомдарды алдын ала «бағдарламау» үшін жарықты пайдалану жатыр — мұның бәрі дәстүрлі түрде мұндай эксперименттердің міндетті компоненті саналған ауыр сыртқы магнит өрістерін қолданбай-ақ жүзеге асырылады.
Тұжырымдаманың мәні қарапайым, бірақ талғампаз: жарық шоғыры алдымен атомдарға белгілі бір күй береді, содан кейін бұл алдын ала дайындалған атомдық орта күрделі лазерлік импульстердің пішіні мен поляризациясына белсенді түрде әсер ете бастайды. Модельдің негізгі элементі — оптикалық құйындар. Бұл толқындық фронттың спиральды құрылымы бар шоғырлар, олардың ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендейді. Қараңғы аймақтың мөлшері топологиялық заряд деп аталатын шамамен анықталады, ол, авторлардың айтуынша, «шексіз және кез келген оң және теріс бүтін мәндерді қабылдай алады».
Іс жүзінде бұл көптеген күйлерге — 10 000-ға дейін әртүрлі конфигурацияға қол жеткізуге мүмкіндік береді. Тек екі күймен жұмыс істейтін әдеттегі кубиттердің орнына ғалымдар кудиттерді — айтарлықтай көп деректерді тасымалдауға қабілетті көпөлшемді кванттық ақпарат бірліктерін пайдалануды ұсынады.
Векторлық құйындарды басқару үшін зерттеушілер шоғырдың атомдары үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен әрекеттесуін модельдеді. Бұл модельде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік өрнегін сөзбе-сөз «мұра етеді»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс пайда болады — атомдық жауап шоғырдың өзін қайта құрылымдай бастайды, қарапайым сақиналы құрылымды орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісіне айналдырады. Сонымен қатар сәулеленудің поляризациялық құрылымы да өзгереді.
Бұрын мұндай бақылауға қол жеткізу үшін қуатты сыртқы магнит өрістері мен қымбат жабдық қажет болды. Жаңа модель бұл шектеулерден арылуға уәде береді, бұл теориялық тұрғыдан жылдамырақ кванттық процессорларды, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілерін және аса дәл оптикалық датчиктерді жасау жолын ашады.
Менің сараптамалық бағам: Бұл іргелі физиканың индустрияның практикалық қажеттіліктерімен түйісетін жағдайы. Магнит өрістерінен бас тарту — бұл жай техникалық жеңілдету емес, стратегиялық серпіліс. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз ақпаратты басқару бірнеше есе икемді және ықшам болатын кванттық құрылғылардың жаңа класын көре аламыз. Инвесторлар мен әзірлеушілер үшін бұл сигнал: құрылымдалған жарық бойынша жұмыстарды қадағалаңыз — бұл кванттық есептеулердегі келесі «мейнстрим» болуы мүмкін.