Магнитсіз кванттық серпіліс: жарық атомдарды «бағдарламалауды» қалай үйренді
Вильнюс университетінің физика кафедрасының физиктер тобы атомдарды басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модельді ұсынды. Зерттеушілер дәстүрлі түрде ауқымды сыртқы магнит өрістерін қолданудың орнына, атомдарды тек жарық көмегімен «бағдарламалауды» ұсынады. Бұл жаңалық процессорлардан бастап қорғалған байланыс желілеріне дейінгі кванттық құрылғылардың жаңа буынына негіз бола алады.
Тұжырымдаманың мәні талғампаз және қарапайым: жарық шоғы алдымен атомдық ортаға қажетті күйді береді, содан кейін бұл алдын ала дайындалған орта күрделі лазерлік импульстердің пішіні мен поляризациясын белсенді түрде өзгертеді. Назарда — оптикалық құйындар. Бұл толқындық фронттың спиральды құрылымы бар шоқтар, мұнда «ядроның» өзінде қарқындылық нөлге дейін төмендейді. Бұл қараңғы аймақтың мөлшері топологиялық заряд деп аталатын шамамен анықталады, ол, авторлардың айтуынша, «шектелмеген және кез келген оң және теріс бүтін мәндерді қабылдай алады».
Іс жүзінде бұл біз 10 000-ға дейін әртүрлі күй ала аламыз дегенді білдіреді. Бұл ақпаратты кудиттерге — екі күйі бар стандартты кубиттерден ақпараттық сыйымдылығы бойынша айтарлықтай жоғары көпдеңгейлі кванттық бірліктерге — кодтауға тікелей жол.
«Жарықтық бағдарламалау» қалай жұмыс істейді
Векторлық құйындарды басқару үшін ғалымдар әр атомның үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен шоқтың өзара әрекеттесуін модельдеді. Мұндай модельде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік өрнегін сөзбе-сөз «мұра етеді»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс пайда болады — атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрып, орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша құрылымын жасайды. Сонымен қатар поляризациялық сурет те өзгереді. Бұрын мұндай бақылау үшін қуатты магнит өрістері мен күрделі жабдық қажет болды.
Менің талдауым: Вильнюс физиктерінің теориялық моделі — бұл кезекті зертханалық табыс қана емес. Егер теориядан практикаға көшу сәтті болса, біз күрделі магниттік тұрақтандыру жүйелерінсіз кванттық процессорларды жасау мүмкіндігіне ие боламыз. Бұл кванттық компьютерлердің құнын күрт төмендетіп, сенімділігін арттырып, сонымен қатар ықшам аса дәл оптикалық датчиктерге жол ашады. Жоғары қорғаныс деңгейі бар кванттық байланыс үшін әлеует те үміт күндейді — сыртқы өрістерсіз жарықтың миллиондаған күйлерін басқару ойын ережелерін өзгертеді.