Магниттерсіз және күрделі жабдықсыз: литвалық ғалымдар атомдарды жарықпен «бағдарламалау» тәсілін тапты
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілер тобы сыртқы магнит өрістерінен толық бас тартып, атомдарды жарық көмегімен «бағдарламалауға» мүмкіндік беретін теориялық модель ұсынды. Бұл кванттық жүйелерді басқарудың түбегейлі жаңа тәсілі болып табылады және кванттық құрылғыларды жасауды жеңілдетуі мүмкін.
Әдістің мәні мынада: жарық алдымен атомдарға белгілі бір күйді — оларды «бағдарламалайды», содан кейін бұл алдын ала дайындалған атомдық орта күрделі лазерлік шоқтардың пішіні мен поляризациясын өзгертеді. Модельде оптикалық құйындар — толқындық фронттың спиральды құрылымы бар, ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендейтін шоқтар шешуші рөл атқарады. Бұл қараңғы аймақтың мөлшері топологиялық заряд деп аталатын шамамен анықталады, ол оң да, теріс те кез келген бүтін мәндерді қабылдай алады.
Іс жүзінде бұл біз 10 000-ға дейін әртүрлі күй ала аламыз дегенді білдіреді. Екі күймен жұмыс істейтін әдеттегі кубиттердің орнына ақпаратты кудиттерде — кванттық ақпараттың көп деңгейлі бірліктерінде кодтау мүмкіндігі пайда болады. Бұл есептеулердің сыйымдылығы мен тұрақтылығындағы орасан зор секіріс.
Векторлық құйындарды басқару үшін ғалымдар лазерлік шоқтың атомдары үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен әрекеттесуін модельдеді. Мұндай жүйеде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік өрнегін «мұра етеді»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді қатты 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 шоқтың поляризациялық құрылымы түбегейлі өзгереді.
Бұрын мұндай бақылау қуатты сыртқы магнит өрістерін және ауыр жабдықты қажет ететін. Жаңа модель кванттық жүйелерді осы шектеулерден арылтуға уәде береді.
Теориялық тұрғыдан бұл әзірлеме жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілеріне және аса дәл оптикалық датчиктерге жол ашады. Индустрия әлі де кубиттік жүйелерді масштабтаумен күресіп жатқанда, кванттық күйлерді басқарудағы осындай іргелі серпілістер бізді қазіргі мүмкіндіктерден тысқары шығаратын дәл осы нәрсе.
Сарапшының пікірі: Кванттық басқаруда магнит өрістерінен бас тарту — бұл жай техникалық жеңілдету емес. Бұл коммерциялық тұрғыдан өміршең кванттық жүйелерге жолдағы басты кедергілердің бірін жою. Егер модель іс жүзінде расталса, біз криогендік камераларда емес, оптикалық үстелдерде жұмыс істейтін түбегейлі жаңа сыныптағы ықшам кванттық құрылғыларды көре аламыз.