Дослідники з фізичного факультету Вільнюського університету розробили теоретичну модель, що використовує світло для попереднього «програмування» атомів без необхідності використання зовнішніх магнітних полів.

За задумом авторів, світло спочатку «програмує» атоми, а потім заздалегідь підготовлене атомне середовище змінює форму та поляризацію складних лазерних пучків.

У центрі моделі — оптичні вихори: пучки зі спіральною структурою хвильового фронту, де в «ядрі» інтенсивність падає до нуля. Розмір темної області задає топологічний заряд, який «не обмежений і 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 управління векторними вихорами дослідники розглянули взаємодію пучка з атомним газом, у якому в атомів три енергетичних рівні. У моделі підготовлене середовище успадковує просторовий рисунок світла: в одних областях атоми сильніше поглинають випромінювання, в інших стають майже прозорими. Далі починається зворотний зв’язок — атомний відгук перебудовує сам пучок.

Замість простої кільцевої структури з’являється пелюстковий рисунок із кількома яскравими областями навколо 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.

Джерело: ForkLog