Магнитсіз кванттық серпіліс: жарық атомдарды бағдарламалауға үйретілді
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілері сыртқы магнит өрістерін толығымен қажет етпей, атомдарды жарық көмегімен «бағдарламауға» мүмкіндік беретін теориялық модель ұсынды. Бұл жай ғана зертханалық қызық емес — бұл кванттық есептеулер мен коммуникациялар архитектурасындағы әлеуетті төңкеріс.
Бұл қалай жұмыс істейді
Модельдің негізінде толқындық фронттың спиральды құрылымы бар лазерлік шоқтар — оптикалық құйындар жатыр. Олардың «өзегінде» қарқындылық нөлге дейін төмендейді, ал бұл қараңғы аймақтың мөлшері топологиялық зарядпен анықталады. Негізгі ерекшелігі: бұл заряд шектелмеген және кез келген оң және теріс бүтін мәндерді қабылдай алады. Тәжірибеде бұл әдеттегі кубиттің екі күйінің орнына 10 000 түрлі күйге қол жеткізуді ашады — біз көпөлшемді кудиттер аламыз.
Алдымен жарық атомдарды «бағдарламалап», газ ортасында біртекті емес құрылым жасайды: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, ал басқаларында мөлдір дерлік болады. Содан кейін дайындалған орта шоқтың өзіне әсер ете бастайды — кері байланыс пайда болады. Қарапайым сақиналы құрылымның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарық аймақтары бар жапырақша үлгісі қалыптасады, ал поляризациялық құрылым түбегейлі өзгереді.
Бұрын мұндай бақылау күшті сыртқы магнит өрістерін және күрделі, ауыр жабдықты қажет ететін. Енді барлық басқару жарық арқылы жүзеге асырылады — бұл жүйелерді түбегейлі жеңілдетіп, арзандатады.
Практикалық перспективалар
Теориялық тұрғыдан бұл әзірлеме жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған кванттық коммуникациялық желілерге және аса дәл оптикалық датчиктерге жол ашады. Көпөлшемді кудиттер бір тасымалдаушыға әлдеқайда көп ақпаратты кодтауға мүмкіндік береді, бұл кванттық жүйелерді масштабтау үшін өте маңызды.
Менің пікірім: Бұл қарапайым идея — магнит өрісін жарықпен ауыстыру — кванттық технологияларға кіру шегін түбегейлі төмендете алатын дәл осындай жағдай. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз кванттық құрылғылардың ықшамдылығы мен энергия тиімділігінде жай эволюцияны емес, нағыз серпілісті көреміз. Дегенмен, ұмытпау керек: бұл әзірге тек теория. Модельден жұмыс істейтін прототипке дейінгі жол жылдарға созылуы мүмкін.