Литвадан кванттық серпіліс: жарық атомдарды магнит өрістерінсіз «бағдарламайды»
Вильнюс университетінің физика факультетінің ғалымдары сыртқы магнит өрістерінен толық бас тартып, жарық көмегімен атомдарды «бағдарламауға» мүмкіндік беретін принципті жаңа теориялық модель ұсынды. Бұл жай ғана зертханалық трюк емес — бұл кванттық жүйелерді басқарудағы ықтимал парадигмалық өзгеріс.
Модельдің мәні мынада: жарық шоғы алдымен атомдық ортада берілген кеңістіктік құрылымды — бір түрлі «шаблонды» қалыптастырады. Содан кейін бұл алдын ала дайындалған орта өзі арқылы өтетін лазерлік сәулеге белсенді әсер етіп, оның пішіні мен поляризациясын өзгерте бастайды. Мұнда негізгі рөл оптикалық құйындарға — ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендейтін спиральді толқындық фронты бар шоқтарға беріледі.
Бұл қараңғы аймақтың мөлшері топологиялық заряд деп аталатын шамамен анықталады. Міне, маңыздысы: зерттеушілердің айтуынша, бұл заряд «шектелмеген және кез келген оң және теріс бүтін мәндерді қабылдай алады». Іс жүзінде бұл бір ғана осындай құйынның көмегімен 10 000 түрлі күйге дейін алуға болатынын білдіреді. Бұл дәстүрлі екі деңгейлі кубиттерден әлдеқайда қуатты көп деңгейлі кванттық бірліктер — кудиттерді қолдануға тікелей жол.
Векторлық құйындарды басқаруды көрсету үшін ғалымдар әр атомның үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен шоқтың өзара әрекеттесуін модельдеді. Мұндай ортада кері байланыс эффектісі пайда болады: кейбір аймақтардағы атомдар жарықты күштірек жұта бастайды, ал басқаларында мөлдір дерлік болады. Нәтижесінде қарапайым сақинаның орнына өзгерген поляризациясы бар күрделі жапырақша үлгісі қалыптасады. Бұрын мұндай бақылау үшін үлкен және қуатты магниттер қажет болды — енді бұл жарықпен жасалады.
Теориялық тұрғыдан бұл әзірлеме жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған кванттық коммуникациялық желілерге және өте дәл оптикалық датчиктерге жол ашады. Әзірге бұл тек модель, бірақ ол заманауи кванттық физиканың ең тар жерлерінің бірі — сыртқы өрістерге тәуелділікті қалай айналып өтуге болатынын көрсетеді.
Менің талдауым: Бұл «теория» инженерлерге дайын рецепт ретінде естілетін жағдай. Магнит өрістерінен бас тарту кванттық жүйелерді масштабтауды түбегейлі жеңілдетеді, ал бір құйынға 10 000 күй әлеуеті кудиттерді кубиттерге нақты балама етеді. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз эволюцияны емес, кванттық есептеулердегі нақты серпілісті көреміз.