Кванттық серпіліс: магнит өрістерінсіз жарықпен атомдарды «бағдарламалаудың» жаңа әдісі
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілер тобы кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модель ұсынды. Негізгі жаңашылдық — атомдарды алдын ала «бағдарламау» үшін жарықты пайдалану, және мұның бәрі дәстүрлі түрде мұндай эксперименттердің міндетті элементі саналатын сыртқы магнит өрістерін қолданбай-ақ жүзеге асырылады.
Модельдің негізінде түпнұсқа тұжырымдама жатыр: жарық сәулесі алдымен атомдық ортаны баптайды, содан кейін осы дайындалған орта күрделі лазерлік шоқтардың пішіні мен поляризациясын өзгертеді. Орталық элемент — оптикалық құйындар, толқындық фронттың спиральды құрылымы бар шоқтар, мұнда «ядрода» қарқындылық нөлге дейін төмендейді. Бұл қараңғы аймақтың өлшемі топологиялық зарядпен анықталады, ол авторлардың айтуынша, «шектелмеген және кез келген оң және теріс бүтін мәндерді қабылдай алады».
Практикалық әлеуеті өте зор: жүйе 10 000-ға дейін әртүрлі күй жасай алады. Бұл ақпаратты кудиттерде — кванттық ақпараттың көпдеңгейлі бірліктерінде кодтауға мүмкіндік береді, олар әдеттегі кубиттердің жалпыламасы болып табылады. Екі күйдің (0 және 1) орнына кудиттер көптеген мәндерді қабылдай алады, бұл есептеу қуатын және берілетін деректер көлемін экспоненциалды түрде арттырады.
Векторлық құйындарды басқару үшін зерттеушілер шоқтың атомдары үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен әрекеттесуін модельдеді. Мұндай жүйеде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік үлгісін мұра етеді: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, ал басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс пайда болады — атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрып, орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісін жасайды. Сонымен қатар поляризациялық құрылым да өзгереді.
Бұрын мұндай бақылау қуатты сыртқы магнит өрістерін және ауыр жабдықты қажет ететін. Жаңа модель бұл шектеуді алып тастап, жылдамырақ кванттық процессорларды, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілерін және аса дәл оптикалық датчиктерді жасауға жол ашады. Бұл жай зертханалық қызық емес — бұл кванттық басқару тәсіліндегі түбегейлі өзгеріс.
Менің талдауым: Бұл жұмыс біз кубиттік дәуірден кудиттік дәуірге өту табалдырығында тұрғанымызды көрсетеді. Магнит өрістерінен бас тарту аппараттық іске асыруды түбегейлі жеңілдетеді және энергия тұтынуды азайтады. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз кванттық есептеулер мен байланыста эволюцияны емес, революцияны көреміз, мұнда бір кванттық элементке 10 000 күй жаңа нормаға айналады.