Магнитсіз кванттық серпіліс: физиктер жарық арқылы атомдарды «бағдарламалау» тәсілін тапты
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілер тобы атомдық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модель ұсынды. Негізгі жетістік — сыртқы магнит өрістерінен толық бас тартып, атомдарды тек жарық көмегімен «бағдарламалау» мүмкіндігі. Бұл жай зертханалық трюк емес, келесі буын кванттық технологияларының әлеуетті іргетасы.
«Жарықтық бағдарламалау» қалай жұмыс істейді
Модельдің негізінде толқындық фронттың спиральды құрылымы бар лазерлік шоқтар — оптикалық құйындар жатыр. Олардың «өзегінде» қарқындылық нөлге дейін төмендейді, ал бұл қараңғы аймақтың өлшемі топологиялық заряд деп аталатын шамамен анықталады. Ең қызығы: бұл заряд кез келген оң және теріс бүтін мәндерді қабылдай алады, бұл 10 000 түрлі күйге қол жеткізуді ашады. Әдеттегі кубиттердің (екі деңгейлі жүйелер) орнына біз кудиттерді — әлдеқайда көп деректерді тасымалдауға қабілетті көп деңгейлі кванттық ақпарат бірліктерін аламыз.
Атомдық газ «ақылды сүзгі» ретінде
Зерттеушілер векторлық құйынның атомдары үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен әрекеттесуін модельдеді. Жарық алдымен ортаны «бағдарламалайды»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұта бастайды, басқаларында мөлдір дерлік болады. Содан кейін кері байланыс пайда болады — атомдық жауап лазерлік шоқтың өзін қайта құрылымдайды. Шығыста қарапайым сақинаның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісі қалыптасады. Поляризациялық құрылым да өзгереді.
Бұрын мұндай бақылау үшін қуатты сыртқы магнит өрістері мен үлкен жабдық қажет болды. Жаңа модель бұл қажеттілікті жойып, жүйені ықшам және әлеуетті түрде жылдам етеді.
Практикалық перспективалар
Теориялық тұрғыдан әзірлема үш негізгі бағытқа жол ашады: жылдамырақ кванттық процессорлар, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілері және өте дәл оптикалық датчиктер. Магнит өрістерінен бас тарту энергия тұтынуды азайтып, мұндай жүйелерді қолданыстағы инфрақұрылымға біріктіруді жеңілдететіні ерекше маңызды.
Сарапшының пікірі: Атомдарды басқаруда магнит өрістерінен бас тарту — бұл жай талғампаз шешім емес, кванттық жүйелерді масштабтау үшін қажетті қадам. Магнит өрістері кедергілер тудырады және күрделі оқшаулауды қажет етеді, бұл коммерцияландыруды шектейді. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз кванттық есептеулер мен байланыс үшін әлдеқайда практикалық архитектура аламыз. Келесі қадам — прототип жасау, және мен жетекші зертханалардың бұл жұмысқа қазірдің өзінде қызығушылық танытып жатқанын күтемін.