Магнитсіз кванттық серпіліс: физиктер жарық арқылы атомдарды «бағдарламалау» тәсілін тапты
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілер тобы кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модельді ұсынды. Әзірлеменің негізінде атомдарды «бағдарламау» үшін құрылымдалған жарықты пайдалану жатыр — және мұның бәрі әдеттегі сыртқы магнит өрістерінсіз жүзеге асырылады.
«Жарықтық бағдарламалау» қалай жұмыс істейді
Әдістің мәні екі кезеңді процесте жатыр. Алдымен лазер сәулесі атомдарға белгілі бір күйді — бір түрлі «бағдарламаны» береді. Содан кейін бұл алдын ала дайындалған атомдық орта күрделі лазер шоқтарының пішіні мен поляризациясына белсенді түрде әсер ете бастайды. Мұндағы негізгі элементтер — спиральді толқындық фронты бар, ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендейтін оптикалық құйындар.
Бұл қараңғы аймақтың мөлшері топологиялық зарядпен анықталады, ол, авторлар атап өткендей, «шектелмеген және кез келген оң және теріс бүтін мәндерді қабылдай алады». Іс жүзінде бұл 10 000 түрлі күйге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Екі күйі бар әдеттегі кубиттердің орнына біз кудиттерді — кванттық ақпараттың көпөлшемді бірліктерін аламыз.
Кері байланыс және поляризацияның жаңа үлгісі
Векторлық құйындарды басқару үшін ғалымдар әрбір атомның үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен сәуленің өзара әрекеттесуін модельдеді. Мұндай модельде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік үлгісін сөзбе-сөз «мұра етеді»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, ал басқаларында мөлдір дерлік болады. Жауап ретінде атомдық орта шоқтың өзін қайта құрылымдайды — кері байланыс пайда болады.
Нәтиже таңқаларлық: қарапайым сақинаның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар жапырақша үлгісі қалыптасады, ал поляризациялық құрылым түбегейлі өзгереді. Бұрын мұндай бақылауға тек қуатты сыртқы магнит өрістері мен ауыр жабдықтардың көмегімен қол жеткізілетін.
Практикалық перспективалар
Теориялық тұрғыдан бұл әзірлема жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілеріне және аса дәл оптикалық датчиктерге жол ашады. Менің бағалауымша, егер модель эксперименттік түрде расталса, біз ауыр магниттерсіз жұмыс істейтін ықшам және энергия тиімді кванттық құрылғыларды ала аламыз — бұл технологияны коммерцияландыруға байсалды қадам.
Контекст үшін: 17 маусымда Sandia ұлттық зертханалары мен Quantinuum компаниясы 98-кубиттік Helios кванттық компьютері туралы рецензияланған жұмысты жариялады. Вильнюс моделі масштабтаудың балама жолын — көпөлшемді кудиттер арқылы ұсынады, бұл есептеу қуатында артықшылық бере алады.
Менің сараптамалық пікірім: Магнит өрістерінен бас тарту — бұл жай техникалық деталь емес, парадигманың өзгеруі. Егер бұл модельді іс жүзінде жүзеге асыру мүмкін болса, біз бір уақытта ондаған мың күйдегі ақпаратты өңдеуге қабілетті, арзанырақ, пайдалану оңайырақ кванттық жүйелерді көреміз. Осы зертхананы бақылаңыз — мүмкін, біз кванттық есептеулердің жаңа буынының табалдырығында тұрмыз.