Магнитсіз кванттық серпіліс: ғалымдар жарық арқылы атомдарды «бағдарламалауды» үйренді
Вильнюс университетінің физиктер тобы кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модель ұсынды. Зерттеушілер дәстүрлі сыртқы магнит өрістерінің орнына атомдарды алдын ала «бағдарламау» үшін жарықты пайдалануды ұсынады. Бұл жаңалық процессорлардан бастап қорғалған байланыс желілеріне дейінгі кванттық құрылғылардың жаңа буынына негіз бола алады.
Әдістің мәні мынада: жарық шоғы алдымен атомдарға белгілі бір күй береді, содан кейін бұл алдын ала дайындалған атомдық орта күрделі лазерлік шоқтардың пішіні мен поляризациясына белсенді түрде әсер ете бастайды. Модельдің негізгі элементі — толқындық фронттың спиральды құрылымы бар шоқтар — оптикалық құйындар. Олардың «өзегінде» қарқындылық нөлге дейін төмендейді, ал қараңғы аймақтың мөлшері оң да, теріс те кез келген бүтін мәндерді қабылдай алатын топологиялық зарядпен анықталады.
Кубиттерден кудиттерге: бір сәуледе 10 000 күй
Бұл технологияның практикалық әлеуеті таңқаларлық. Осы тәсілді қолдана отырып, 10 000-ға дейін әртүрлі күй алуға болады, бұл ақпаратты кудиттерде — әдеттегі кубиттердің жалпылауы болып табылатын көп деңгейлі кванттық ақпарат бірліктерінде кодтауға мүмкіндік береді. Бұл бір тактіде өңдеуге немесе беруге болатын деректер көлемін түбегейлі арттырады.
Векторлық құйындарды басқаруды көрсету үшін ғалымдар әрбір атомның үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен шоқтың өзара әрекеттесуін модельдеді. Мұндай модельде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік үлгісін сөзбе-сөз «мұра етеді»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді қарқынды жұта бастайды, ал басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс пайда болады — атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрады. Қарапайым сақиналы құрылымның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісі пайда болады, ал поляризациялық құрылым толығымен өзгереді.
Сарапшының пікірі
Бұрын мұндай бақылау ауқымды және қуатты сыртқы магнит өрістерін қажет ететін, бұл жүйелерді қымбат және пайдалануда күрделі етті. Теориялық тұрғыдан жаңа әзірлема жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілеріне және өте дәл оптикалық датчиктерге жол ашады. Бұл жай эволюция емес — бұл кванттық технологияларды зертханалардан нақты секторға шығара алатын парадигманың өзгеруі.