Кванттық серпіліс: ғалымдар магнит өрістерінсіз жарық арқылы атомдарды «бағдарламалау» тәсілін тапты
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілер тобы атомдарды басқарудың принципті жаңа теориялық моделін ұсынды. Әзірлеменің негізіне атомдық ортаны алдын ала «бағдарламау» үшін құрылымдалған жарықты пайдалану жатыр — және мұның бәрі бұрын мұндай тәжірибелердің міндетті элементі саналған ауыр сыртқы магнит өрістерінсіз жүзеге асырылады.
Ұсынылған тұжырымдаманың мәні мынада: жарық сәулесі алдымен атомдардың белгілі бір күйін орнатады, содан кейін бұл алдын ала дайындалған орта күрделі лазерлік шоқтардың пішіні мен поляризациясына белсенді түрде әсер ете бастайды. Модельде оптикалық құйындар — толқындық фронтының спиральды құрылымы бар шоқтар, ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендейтін шоқтар негізгі рөл атқарады. Бұл қараңғы аймақтың мөлшері топологиялық заряд деп аталатын шамамен анықталады, ол, авторлар атап өткендей, «шектелмеген және кез келген оң және теріс бүтін мәндерді қабылдай алады».
Бұл технологияның практикалық әлеуеті өте зор. Теориялық тұрғыдан мұндай тәсілдің көмегімен 10 000-ға дейін әртүрлі күйді жүзеге асыруға болады. Бұл ақпаратты кудиттерде — әдеттегі кубиттердің жалпыламасы болып табылатын кванттық ақпараттың көп деңгейлі бірліктерінде кодтау мүмкіндігін білдіреді. Екі күйден мыңдаған күйге көшу есептеу қуаты мен деректерді жазу тығыздығы үшін мүлдем жаңа көкжиектер ашады.
Векторлық құйындарды басқаруды көрсету үшін ғалымдар атомдардың үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен шоқтың өзара әрекеттесуін модельдеді. Мұндай жүйеде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік өрнегін сөзбе-сөз «мұра етеді»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұта бастайды, ал басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс эффектісі пайда болады — атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрылымдайды. Қарапайым сақиналы құрылымның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісі қалыптасады, ал жарықтың поляризациялық құрылымы түбегейлі өзгереді.
Бұрын мұндай бақылау үшін қуатты сыртқы магнит өрістері мен өте күрделі жабдық қажет болды. Жаңа модель теориялық тұрғыдан бұл қажеттілікті жояды, бұл кванттық құрылғыларды жасауды айтарлықтай жеңілдетіп, арзандатуы мүмкін. Мәселе жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілеріне және өте дәл оптикалық датчиктерге әлеуетті жол туралы болып отыр.
Аналитик пікірі: Бұл жұмыс — іргелі физиканың көптен бергі инженерлік мәселеге практикалық шешім ұсына алатынының тамаша мысалы. Магнит өрістерінен бас тарту құрылымды жеңілдетіп қана қоймайды, сонымен қатар кванттық жүйелердегі шу мен тұрақсыздықтың негізгі көздерінің бірін жояды. Егер модельді эксперименттік түрде жүзеге асыру мүмкін болса, біз кванттық байланыс пен есептеулердің дамуында елеулі серпілістің куәгері бола аламыз.