Жарықты бағдарламалау: физиктер магнит өрістерінсіз атомдарды басқару тәсілін тапты
Вильнюс университетінің физика факультетінің зерттеушілер тобы кванттық жүйелерді басқару тәсілін түбегейлі өзгертетін теориялық модель ұсынды. Дәстүрлі сыртқы магнит өрістерінің орнына авторлар атомдарды «бағдарламау» үшін жарықты пайдалануды, содан кейін осы дайындалған ортаны күрделі лазерлік шоқтардың пішіні мен поляризациясын өзгертуге мәжбүрлеуді ұсынады.
Модельдің негізгі элементі — оптикалық құйындар. Бұл толқындық фронттың спиральды құрылымы бар шоқтар, олардың ортасында қарқындылық нөлге дейін төмендейді. Бұл қараңғы аймақтың мөлшері ғалымдардың айтуынша, шектелмеген және кез келген оң және теріс бүтін мәндерді қабылдай алатын топологиялық зарядпен анықталады. Іс жүзінде бұл 10 000-ға дейін әртүрлі күйлерді генерациялау және ақпаратты кудиттерге, яғни әдеттегі кубиттерге қарағанда әлдеқайда сыйымды көпөлшемді кванттық бірліктерге кодтау мүмкіндігін білдіреді.
Векторлық құйындарды басқару үшін зерттеушілер лазерлік шоқтың атомдары үш энергетикалық деңгейі бар атомдық газбен әрекеттесуін талдады. Модельде дайындалған орта сөзбе-сөз жарықтың кеңістіктік үлгісін «мұра етеді»: кейбір аймақтарда атомдар сәулеленуді қатты жұтады, басқаларында мөлдір дерлік болады. Содан кейін кері байланыс пайда болады — атомдық жауап шоқтың өзін қайта құрады. Қарапайым сақиналы құрылымның орнына орталықтың айналасында бірнеше жарқын аймақтары бар жапырақша үлгісі пайда болады, ал поляризациялық құрылым түрленеді. Бұрын мұндай бақылау күшті сыртқы магнит өрістері мен күрделі жабдықты қажет ететін.
Теориялық тұрғыдан бұл әзірлема жылдамырақ кванттық процессорларға, жоғары қорғалған кванттық коммуникациялық желілерге және өте дәл оптикалық датчиктерге жол ашады.
Менің сараптамалық пікірім: Бұл тәсіл — іргелі ғылымның кванттық есептеулердегі технологиялық кедергілерді біртіндеп қалай жоятынының тамаша көрінісі. Магнит өрістерінен бас тарту аппараттық іске асыруды жеңілдетеді және шуды азайтады, бұл масштабтау үшін өте маңызды. Егер модельді экспериментте жүзеге асыру мүмкін болса, біз жай ғана жаңа құралды емес, кванттық күйлерді басқарудағы парадигманың ауысуын аламыз.