Фізики розробили модель «програмування» атомів без магнітних полів

Дослідники з фізичного факультету Вільнюського університету розробили теоретичну модель, що використовує світло для попереднього «програмування» атомів без потреби у зовнішніх магнітних полях.

За задумом авторів, світло спершу «програмує» атоми, а далі заздалегідь підготовлене атомне середовище змінює форму й поляризацію складних лазерних пучків.

У центрі моделі — оптичні вихрі: пучки зі спіральною структурою фронту хвилі, де в «ядрі» інтенсивність падає до нуля. Розмір темної області задає топологічний заряд без верхньої межі, що «може набувати будь-яких додатних і від’ємних цілих значень».

На практиці можна отримати до 10 000 різних станів — і кодувати інформацію в кудитах, а не в системі з двома станами кубіта.

Для керування векторними вихрами дослідники розглянули взаємодію пучка з атомним газом, у якому атоми мають три енергетичні рівні. У моделі підготовлене середовище наслідує просторовий рисунок світла: в одних ділянках атоми сильніше поглинають випромінювання, в інших стають майже прозорими. Далі вмикається зворотний зв’язок — атомна відповідь перебудовує сам пучок.

Замість простої кільцевої структури з’являється пелюстковий візерунок із кількома яскравими ділянками довкола центру — змінюється і сама поляризаційна структура. Раніше такий контроль зазвичай вимагав потужних зовнішніх магнітних полів і складного обладнання.

Теоретично ця розробка відкриває шлях до швидших квантових процесорів, високозахищених квантових комунікаційних мереж і надточних оптичних датчиків.

Нагадаємо, 17 червня одна з шістнадцяти національних лабораторій Міністерства енергетики США Sandia National Laboratories і розробник квантових комп’ютерів Quantinuum опублікували рецензовану статтю про 98-кубітний квантовий комп’ютер Helios.