Магнитсіз кванттық серпіліс: литвалық физиктер атомдарды жарықпен «бағдарламалау» тәсілін тапты
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілер тобы кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модель ұсынды. Әзірлеменің мәні — сыртқы магнит өрістеріне деген қажеттілікті толығымен жоя отырып, атомдарды «алдын ала бағдарламалау» үшін құрылымдалған жарықты пайдалану. Бұл жай зертханалық қызық емес, кванттық есептеулер мен коммуникациялар үшін әлеуетті төңкерістік қадам.
Модельдің негізінде толқындық фронттың спиральды құрылымы бар лазерлік шоқтар — оптикалық құйындар жатыр. Мұндай шоқтың ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендеп, қараңғы «ядро» құрайды. Бұл аймақтың мөлшері дәстүрлі шектеулерден айырмашылығы, кез келген бүтін мәндерді — оң да, теріс те — қабылдай алатын топологиялық зарядпен анықталады. Іс жүзінде бұл 10 000 түрлі күйге қол жеткізуді ашады, бұл ақпаратты кубиттердің көпөлшемді аналогтары — кудиттерде кодтауға мүмкіндік береді.
Жұмыс механизмі келесідей көрінеді: жарық алдымен атомдық ортаны «бағдарламайды», содан кейін берілген қасиеттерге ие бұл орта күрделі лазерлік шоқтардың пішіні мен поляризациясын өзгертеді. Векторлық құйындарды басқару үшін ғалымдар атомдардың үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен шоқтың өзара әрекеттесуін модельдеді. Дайындалған орта жарықтың кеңістіктік үлгісін мұра етеді: кейбір аймақтарда атомдар күшті жұтқыштарға, басқаларында мөлдірге жуық болады. Кері байланыс пайда болады: атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрады.
Нәтиже әсерлі: қарапайым сақиналы құрылымның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісі қалыптасады, ал шоқтың поляризациялық құрылымы толығымен өзгереді. Бұрын мұндай бақылау үлкен магниттік жүйелер мен қуатты жабдықты қажет ететін. Енді мұның бәрі бір лазерлік импульспен ауыстырылады.
Практикалық тұрғыдан алғанда, бұл теориялық жұмыс жылдамырақ кванттық процессорларды, жоғары қорғалған кванттық коммуникациялық желілерді және аса дәл оптикалық датчиктерді жасауға жол ашады. Әзірге бұл модель, бірақ егер эксперименттер есептеулерді растаса, біз кванттық технологиялардың ең қымбат және күрделі компоненттердің бірі — магниттік жүйелерден қалай құтылатынын көреміз.
Менің талдауым: Бұл тәсіл әсіресе масштабтау мәселесін шешетіндігімен қызықты. Магнит өрістері әрқашан инженерлік ымыра: олар криогендік салқындатуды қажет етеді және кедергілер тудырады. Егер жарықпен «бағдарламалау» жұмыс құралына айналса, біз алып магниттерсіз кванттық желілерді құра аламыз — бұл технологияны коммерцияландырудың тікелей жолы.