Кванттық серпіліс: Ғалымдар магнит өрістерінсіз жарықпен атомдарды бағдарламалады
Вильнюс университетінің физика факультетінде кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модель ұсынылды. Дәстүрлі сыртқы магнит өрістерінің орнына зерттеушілер атомдарды құрылымдық жарық көмегімен «бағдарламалауды» ұсынады.
Әдістің мәні екі кезеңді үдерісте жатыр. Алдымен жарық шоғы атомдарға белгілі бір «дайындық күйін» береді. Содан кейін осы алдын ала дайындалған атомдық орта ол арқылы өтетін күрделі лазерлік шоқтардың пішіні мен поляризациясын белсенді түрде өзгертеді. Бұл жай пассивті сүзгілеу емес — бұл жарық пен материяның динамикалық өзара әрекеттесуі.
Кодтау негізі ретіндегі оптикалық құйындар
Модельдің негізгі элементі — оптикалық құйындар. Бұл толқындық фронттың спиральды құрылымы бар шоқтар, олардың ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендеп, қараңғы «ядро» құрайды. Бұл ядроның мөлшері топологиялық зарядпен анықталады — бұл оң және теріс кез келген бүтін мәндерді қабылдай алатын параметр. Іс жүзінде бұл 10 000-ға дейін әртүрлі күй жасау мүмкіндігін білдіреді.
Бұл кудиттерді — екілік логикасы (0 немесе 1) бар стандартты кубиттерге қарағанда әлдеқайда көп ақпарат тасымалдайтын көпдеңгейлі кванттық бірліктерді пайдалануға жол ашады. Векторлық құйындарды басқару үшін ғалымдар атомдардың үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен шоқтың өзара әрекеттесуін модельдеді. Нәтижесінде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік өрнегін мұра етеді: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, ал басқаларында мөлдір дерлік болады. Атомдық жауап шоқтың өзін қайта құратын кері байланыс пайда болады.
Қарапайым сақиналы құрылымның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісі қалыптасады. Сонымен қатар поляризациялық құрылым да өзгереді. Бұрын мұндай бақылау қуатты сыртқы магнит өрістері мен ауыр жабдықты қажет ететін. Жаңа модель радикалды жеңілдетуді уәде етеді.
Теориялық тұрғыдан бұл әзірлема жылдамырақ кванттық процессорларды, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілерін және аса дәл оптикалық датчиктерді жасауға жол ашады.
Сарапшының пікірі: Магнит өрістерінен бас тарту — бұл жай техникалық жеңілдету емес. Бұл кванттық жүйелерді масштабтауға іргелі шектеуді алып тастау. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз ақпарат екі емес, мыңдаған күйлерде кодталатын ықшам және энергия тиімді кванттық құрылғыларды жасауға арналған платформа аламыз. Бұл кванттық байланыс үшін нағыз серпіліс болуы мүмкін.