Магнитсіз кванттық серпіліс: жарық атомдарды жаңа күйлерге қалай үйретеді
Вильнюс университетінің физика факультетінде атомдарды тек жарық көмегімен «бағдарламалауға» мүмкіндік беретін, сыртқы магнит өрістерін толығымен жоятын теориялық модель ұсынылды. Бұл кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертеді.
Атомдық ортаға арналған жарық «коды»
Тұжырымдаманың негізінде екі кезеңді процесс жатыр. Алдымен лазер сәулесі атомдардың бастапқы күйін — бір түрлі «бағдарламаны» белгілейді. Содан кейін бұл алдын ала дайындалған атомдық орта өзі арқылы өтетін жарыққа белсенді әсер етіп, оның пішіні мен поляризациясын өзгертеді. Негізгі элемент ретінде спиральды толқындық фронты бар оптикалық құйындар — шоқтар қызмет етеді. Мұндай құйынның ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендейді, ал бұл қараңғы аймақтың мөлшері зерттеушілердің айтуынша, шектелмеген және кез келген бүтін мәндерді — оң да, теріс те қабылдай алатын топологиялық зарядпен анықталады.
Кубиттерден кудиттерге: 10 000 күй
Модельдің практикалық құндылығы ақпаратты дәстүрлі кубиттерде (екі күй) емес, кудиттерде — көп деңгейлі кванттық бірліктерде кодтау мүмкіндігінде ашылады. Теориялық тұрғыдан бұл 10 000-ға дейін әртүрлі күйді жүзеге асыруға мүмкіндік береді, бұл кванттық есептеулердің ақпараттық сыйымдылығы мен тұрақтылығын еселеп арттырады.
Өзін-өзі қайта құру механизмі
Векторлық құйындарды басқару үшін ғалымдар үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен шоқтың өзара әрекеттесуін модельдеді. Дайындалған орта жарықтың кеңістіктік өрнегін «мұра етеді»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс пайда болады — атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрып, қарапайым сақиналы құрылымды орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісіне айналдырады. Сонымен бірге поляризациялық құрылым да өзгереді. Бұрын мұндай бақылау үшін қуатты магнит өрістері мен үлкен жабдық қажет болатын.
Теориялық тұрғыдан бұл әзірлема жылдамырақ кванттық процессорларды, жоғары қорғалған коммуникациялық желілерді және аса дәл оптикалық датчиктерді жасауға жол ашады.
Сарапшының пікірі: Магнит өрістерінен бас тарту — бұл схеманы жеңілдету ғана емес, масштабтауға іргелі шектеуді алып тастау. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз күй басқаруы жарықтың өзі деңгейінде жүретін әлдеқайда ықшам және энергия тиімді кванттық жүйелерді аламыз. Бұл зертханалық прототиптер мен нақты кванттық компьютерлер арасындағы дәл сол көпір бола алады.