Магнитсіз кванттық серпіліс: жарық атомдарды «бағдарламалауды» үйренді — аса қорғалған байланыс үшін
Вильнюс университетінің физиктері кванттық оптикадағы ойын ережелерін өзгертетін теориялық модель ұсынды. Зерттеушілер атомдарды басқару үшін дәстүрлі түрде қажетті үлкен сыртқы магнит өрістерінің орнына жарықты «бағдарламалау құралы» ретінде пайдалануды ұсынады. Тәсілдің мәні түбегейлі: алдымен жарық атомдарға белгілі бір конфигурация береді, содан кейін бұл алдын ала дайындалған орта күрделі лазерлік сәулелерді өзгертіп, олардың пішіні мен поляризациясын түрлендіреді.
Модельдің негізгі элементі — спиральді толқындық фронты бар лазерлік сәулелер болып табылатын оптикалық құйындар. Олардың орталығында, «ядро» деп аталатын жерде, қарқындылық нөлге дейін төмендейді. Бұл қараңғы аймақтың өлшемі оң да, теріс те кез келген бүтін мәндерді қабылдай алатын топологиялық зарядпен анықталады. Теориялық тұрғыдан бұл 10 000 түрлі күйге қол жеткізуге мүмкіндік береді, бұл ақпаратты екілік кубиттерде емес, көп өлшемді кудиттерде — әлдеқайда сыйымды және қателерге төзімді етіп кодтауға мүмкіндік береді.
Мұндай векторлық құйындарды басқару үшін ғалымдар олардың әрбір атомы үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен әрекеттесуін модельдеді. Бұл жүйеде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік үлгісін сөзбе-сөз «мұра етеді»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, ал басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс пайда болады — атомдық жауап сәуленің өзін қайта құрылымдайды. Қарапайым сақинаның орнына біз орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар күрделі жапырақша үлгісін көреміз, ал сәуленің поляризациялық құрылымы түбегейлі өзгереді.
Бұрын мұндай бақылау күшті сыртқы магнит өрістері мен күрделі аппаратураны қажет ететін. Енді, кем дегенде теориялық тұрғыдан, бұл кедергі еңсерілді. Әзірлеме кванттық процессорларды жеделдетуге, жоғары қорғалған кванттық байланыс желілерін және аса дәл оптикалық датчиктерді жасауға уәде береді.
Менің пікірім: Бұл кванттық инженерияның іргелі мәселелерінің біріне талғампаз шешім. Магнит өрістерінен бас тарту құрылғылардың архитектурасын жеңілдетіп қана қоймай, оларды салқындату мен экрандауға қойылатын талаптарды түбегейлі төмендетеді. Егер модель эксперименттік растау алса, біз алдағы онжылдықта-ақ алып магниттер мен криостаттарсыз коммерциялық кванттық сенсорлар мен байланыс модульдерін көре аламыз.