Магнитсіз кванттық серпіліс: физиктер жарықпен атомдарды «бағдарламалау» тәсілін тапты
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілер тобы жарық көмегімен атомдарды «бағдарламауға» мүмкіндік беретін теориялық модельді ұсынды — және мұның бәрі үлкен сыртқы магнит өрістерінсіз жүзеге асады. Бұл жай зертханалық трюк емес, кванттық жүйелер архитектурасындағы әлеуетті серпіліс.
Тәсілдің мәні: жарық шоғы алдымен атомдарға белгілі бір күй береді, содан кейін бұл алдын ала дайындалған орта күрделі лазерлік шоқтардың пішіні мен поляризациясын өзгерте бастайды. Негізгі рөлді оптикалық құйындар — спиральді толқындық фронты бар шоқтар атқарады, олардың ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендейді. Бұл қараңғы аймақтың мөлшері оң және теріс кез келген бүтін мәндерді қабылдай алатын топологиялық зарядпен анықталады.
Практикалық әлеуеті таңқаларлық: 10 000-ға дейін әртүрлі күй. Бұл ақпаратты әдеттегі кубиттерде (екі күй) емес, кудиттерде — кванттық ақпараттың көпдеңгейлі бірліктерінде кодтауға болатынын білдіреді. Векторлық құйындарды басқару үшін ғалымдар шоқтың атомдық газбен әрекеттесуін модельдеді, мұнда атомдар үш энергетикалық деңгейге ие. Дайындалған орта жарықтың кеңістіктік өрнегін «мұра етеді»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, басқаларында мөлдір дерлік болады. Содан кейін кері байланыс пайда болады — атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрады.
Қарапайым сақиналы құрылымның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар жапырақша үлгісі қалыптасады, ал поляризациялық құрылым түбегейлі өзгереді. Бұрын мұндай бақылау күшті сыртқы магнит өрістерін және күрделі жабдықты қажет ететін — енді бұл оптикалық баптау деңгейіне дейін жеңілдетілді.
Теориялық тұрғыдан бұл тәсіл жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілеріне және аса дәл оптикалық датчиктерге жол ашады. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз кванттық технологиялардың ықшамдылығы мен қолжетімділігіндегі эволюцияны ғана емес, революцияны көреміз.
Менің талдауым: Магнит өрістерінен бас тарту — бұл жай техникалық жеңілдету емес. Бұл кванттық жүйелерді масштабтаудағы негізгі кедергілердің бірін жою. Магниттер әрқашан шу мен миниатюризация бойынша шектеулердің көзі болды. Егер жарық шынымен де атомдардың «бағдарламашысы» ретінде оларды алмастыра алса, біз алдағы жылдары әлдеқайда практикалық және арзан кванттық құрылғыларды аламыз.