Магнитсіз кванттық серпіліс: жарық атомдарды «бағдарламалауды» үйренді
Вильнюс университетінің физика факультетінде кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модель әзірленді. Негізгі инновация — сыртқы магнит өрістерін қолданбай-ақ атомдарды алдын ала «бағдарламау» үшін жарықты пайдалану. Бұл жай зертханалық қызық емес, кванттық есептеулер мен коммуникациялардағы ықтимал парадигмалық өзгеріс.
Модельдің мәні мынада: жарық алдымен атомдарға белгілі бір күй береді, содан кейін бұл алдын ала дайындалған орта күрделі лазерлік сәулелердің пішіні мен поляризациясына әсер ете бастайды. Технологияның орталығында оптикалық құйындар — спиральді толқындық фронты бар сәулелер, олардың өзегінде қарқындылық нөлге дейін төмендейді. Бұл қараңғы аймақтың мөлшері зерттеушілердің айтуынша, кез келген бүтін мәндерді — оң және теріс — қабылдай алатын топологиялық зарядпен анықталады.
Практикалық тұрғыдан бұл ақпаратты екілік кубиттерде емес, кудиттерде — көпдеңгейлі кванттық бірліктерде кодтау мүмкіндігін білдіреді. Теориялық тұрғыдан 10 000-ға дейін әртүрлі күй алуға болады, бұл өңделетін ақпарат көлемін экспоненциалды түрде арттырады.
Бұл қалай жұмыс істейді: сақинадан жапырақшаларға
Векторлық құйындарды басқару үшін ғалымдар сәуленің атомдық газбен өзара әрекеттесуін модельдеді, мұнда атомдардың үш энергетикалық деңгейі бар. Мұндай модельде дайындалған орта жарықтың кеңістіктік үлгісін мұра етеді: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді белсенді түрде жұтады, басқаларында мөлдір дерлік болады. Кері байланыс пайда болады — атомдық жауап сәуленің өзін қайта құрады. Қарапайым сақиналы құрылымның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар жапырақша үлгісі пайда болады, сонымен қатар поляризациялық құрылым да өзгереді. Бұрын мұндай бақылау үшін қуатты сыртқы магнит өрістері мен үлкен жабдық қажет болды.
Теориялық тұрғыдан бұл әзірлема жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған кванттық желілерге және өте дәл оптикалық датчиктерге жол ашады. Атап өту маңызды: бұл теориялық модель туралы, бірақ оны практикалық жүзеге асыру кванттық жүйелерді миниатюризациялаудағы келесі қадам болуы мүмкін.
Менің сараптамалық пікірім: Магнит өрістерінен бас тарту — бұл жай техникалық жеңілдету емес. Бұл кванттық жүйелердегі шу мен энергия тұтынудың негізгі көздерінің бірін жою. Егер модель эксперименттік түрде расталса, біз әлдеқайда ықшам және тұрақты кванттық чиптерді аламыз, бұл технологияны коммерцияландыру үшін өте маңызды. Алайда теориядан жұмыс істейтін прототипке дейінгі жол жылдарға созылуы мүмкін.