Магнитсіз кванттық серпіліс: жарық атомдарды өте жылдам есептеулер үшін қалай «бағдарламалайды»
Вильнюс университетінің физиктері кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модель ұсынды. Әзірлеменің мәні — сыртқы магнит өрістерін қолданбай-ақ атомдарды «бағдарламау» үшін жарықты пайдалану. Бұл жай зертханалық қызық емес, кванттық технологиялардың жаңа буыны үшін әлеуетті іргетас болып табылады.
Модельдің негізінде оптикалық құйындар — толқындық фронттың спиральді құрылымы бар лазерлік шоқтар жатыр. Олардың «өзегінде» қарқындылық нөлге дейін төмендейді, өлшемі топологиялық зарядпен анықталатын қараңғы аймақ құрайды. Негізгі ерекшелігі: бұл заряд шектелмеген және кез келген оң немесе теріс бүтін мәндерді қабылдай алады. Іс жүзінде бұл 10 000 түрлі күйге қол жеткізуді ашады, бұл ақпаратты стандартты екі деңгейлі кубиттерден айырмашылығы, көп өлшемді кванттық бірліктер — кудиттерде кодтауға мүмкіндік береді.
Авторлар векторлық құйынның үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен әрекеттесуін қарастырды. Жарық алдымен атомдық ортаны «бағдарламайды»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұта бастайды, ал басқаларында мөлдір дерлік болады. Содан кейін кері байланыс басталады — атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрады. Қарапайым сақиналы құрылымның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар жапырақша үлгісі қалыптасады, ал поляризациялық құрылым толығымен өзгереді.
Бұрын мұндай бақылау күшті сыртқы магнит өрістерін және ауыр жабдықты қажет ететін. Енді бәрі жарықты дәл баптауға саяды.
Теориялық тұрғыдан бұл әзірлеме жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілеріне және өте дәл оптикалық датчиктерге жол ашады. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз кубиттік жарыстан кудиттік жарысқа — түбегейлі басқа өнімділікпен көшуді көре аламыз.
Сарапшының пікірі: Бұл әзірге көпшілікке белгісіз, бірақ ландшафтты өзгерте алатын жұмыстардың бірі. Магнит өрістерінен бас тарту — бұл жай жеңілдету емес, кванттық жүйелерді масштабтауға іргелі шектеулерді алып тастау. Осы бағытты қадағалаңыз: егер Вильнюс моделі эксперименттік растау алса, бізді кванттық есептеудің негізгі принциптерін қайта қарау күтіп тұр.