Магнитсіз кванттық серпіліс: жарық атомдарды бағдарламалауға үйретілді
Вильнюс университетінің физиктер тобы атомдық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модель ұсынды. Зерттеушілер ауыр сыртқы магнит өрістерінің орнына атомдарды алдын ала «бағдарламалау» үшін құрылымдалған жарықты пайдалануды ұсынады. Бұл жаңалық ықшам әрі тиімді кванттық құрылғыларды жасауға негіз бола алады.
Әдістің мәні мынада: жарық сәулесі алдымен атомдық ортаға белгілі бір күй береді, содан кейін бұл орта күрделі лазерлік импульстердің пішіні мен поляризациясына белсенді әсер ете бастайды. Негізгі рөл оптикалық құйындарға — спиральді толқындық фронты бар, ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендейтін сәулелерге беріледі. Бұл қараңғы аймақтың мөлшері топологиялық заряд деп аталатын шамамен анықталады, ол кез келген бүтін мәндерді — оң да, теріс те — қабылдай алады. Бұл 10 000-ға дейін әртүрлі күй жасауға мүмкіндік береді.
Әсіресе маңыздысы, мұндай жүйелер ақпаратты кудиттерде — стандартты кубиттерден әлдеқайда жоғары сыйымдылықтағы көпөлшемді кванттық бірліктерде — кодтауға мүмкіндік береді. Векторлық құйындарды басқару үшін ғалымдар сәуленің үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен әрекеттесуін модельдеді. Нәтижесінде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік өрнегін мұра етеді: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді жұтады, басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс пайда болады — атомдық жауап сәуленің өзін қайта құрып, қарапайым сақинаның орнына күрделі жапырақша үлгісін жасайды. Сонымен қатар поляризациялық құрылым да өзгереді.
Бұрын мұндай бақылау үшін қуатты магниттер мен ауыр жабдық қажет еді. Жаңа модель бұл қажеттіліктен толықтай арылады, бұл жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған байланыс желілеріне және аса дәл оптикалық датчиктерге жол ашады.
Аналитикалық түсініктеме: Бұл тәсіл — жай ғана зертханалық трюк емес. Магнит өрістерінен бас тарту кванттық жүйелерді масштабтауды түбегейлі жеңілдетеді. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз атомдарды жарықпен «бағдарламалау» оптикалық дискіге деректерді жазу сияқты күнделікті процесс болатын технологияны аламыз. Индустрия үшін бұл кванттық чиптердің құнын төмендету және олардың коммерциялық нарыққа шығуын жеделдету мүмкіндігін білдіреді.