Магнитсіз кванттық серпіліс: литвалық физиктер атомдарды жарықпен «бағдарламалауды» үйренді
Вильнюс университетінің физика факультетінің ғылыми тобы кванттық күйлерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модельді ұсынды. Дәстүрлі ауыр магниттік жүйелердің орнына зерттеушілер атомдарды алдын ала «бағдарламалау» үшін жарықты пайдалануды ұсынады. Бұл жаңалық кванттық есептеулер мен коммуникациялардың дамуын жеделдетуге қабілетті.
Әдістің мәні қарапайым және талғампаз: лазерлік сәуле алдымен атомдарға белгілі бір күй береді, содан кейін бұл дайындалған атомдық орта күрделі жарық шоқтарының пішіні мен поляризациясын белсенді түрде өзгертеді. Модельдегі негізгі рөл оптикалық құйындарға — толқындық фронттың спиральды құрылымы бар шоқтарға берілген, олардың ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендейді. Бұл қараңғы аймақтың мөлшері топологиялық зарядпен анықталады, ол авторлар атап өткендей, кез келген бүтін мәндерді — оң да, теріс те қабылдай алады.
Практикалық әлеуеті әсерлі: осындай құйындарды пайдалана отырып, 10 000-ға дейін әртүрлі күй жасауға болады. Бұл ақпараттың әдеттегі кубиттерде (екі деңгейлі жүйе) емес, кудиттерде — көп өлшемді кванттық бірліктерде кодталатынын білдіреді, бұл есептеулердің сыйымдылығы мен тұрақтылығын айтарлықтай арттырады.
Модельдеу барысында ғалымдар векторлық құйынның әр атомы үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен әрекеттесуін қарастырды. Дайындалған орта жарықтың кеңістіктік өрнегін мұра етеді: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс пайда болады: атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрады. Қарапайым сақинаның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісі пайда болады, ал поляризациялық құрылым толығымен өзгереді.
Бұрын мұндай бақылауға қол жеткізу үшін қуатты сыртқы магнит өрістері мен қымбат жабдық қажет болды. Жаңа модель бұл қажеттіліктен арылуға уәде береді, бұл жылдамырақ кванттық процессорларға, аса қорғалған коммуникациялық желілерге және жоғары дәлдікті оптикалық датчиктерге жол ашады.
Менің талдауым: Бұл кванттық жүйелерді жеңілдету және миниатюризациялау бағытындағы маңызды қадам. Магнит өрістерінен бас тарту энергия тұтынуды азайтып қана қоймайды, сонымен қатар кубиттердің тұрақты жұмысына кедергі келтіретін шудың негізгі көздерінің бірін жояды. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз алдағы 5–7 жыл ішінде асқын өткізгіш магниттерсіз коммерциялық кванттық құрылғыларды көре аламыз.