Naukowcy stworzyli model "programowania" atomów bez pól magnetycznych

Badacze z wydziału fizyki Uniwersytetu Wileńskiego opracowali teoretyczny model, który wykorzystuje światło do wstępnego «programowania» atomów bez potrzeby stosowania zewnętrznych pól magnetycznych.

Zgodnie z koncepcją autorów, światło najpierw «programuje» atomy, a następnie wstępnie przygotowane medium atomowe zmienia kształt i polaryzację złożonych wiązek laserowych.

W sercu modelu znajdują się wiry optyczne: wiązki o spiralnej strukturze frontu fali, gdzie intensywność spada do zera w «rdzeniu». Rozmiar ciemnego obszaru jest określany przez ładunek topologiczny, który «nie jest ograniczony i może przyjmować dowolne dodatnie i ujemne wartości całkowite».

W praktyce można uzyskać do 10 000 różnych stanów — a informacje mogą być kodowane w quditach zamiast w systemie qubitów o dwóch stanach.

Aby kontrolować wiry wektorowe, badacze zbadali interakcję wiązki z gazem atomowym, w którym atomy mają trzy poziomy energetyczne. W modelu przygotowane medium dziedziczy przestrzenny wzór światła: w niektórych obszarach atomy silniej absorbują promieniowanie, w innych stają się prawie przezroczyste. Następnie zaczyna się sprzężenie zwrotne — reakcja atomowa przebudowuje samą wiązkę.

Zamiast prostej struktury pierścienia, pojawia się wzór płatków z kilkoma jasnymi obszarami wokół centrum — sama struktura polaryzacji również się zmienia. Wcześniej taka kontrola zazwyczaj wymagała potężnych zewnętrznych pól magnetycznych i skomplikowanego sprzętu.

Teoretycznie, ten rozwój otwiera drogę do szybszych procesorów kwantowych, wysoce bezpiecznych sieci komunikacyjnych kwantowych oraz ultra-precyzyjnych czujników optycznych.

Przypominamy, że 17 czerwca jedno z szesnastu krajowych laboratoriów Departamentu Energii USA, Sandia National Laboratories, oraz deweloper komputera kwantowego Quantinuum opublikowały recenzowany artykuł na temat komputera kwantowego Helios o 98 kubitach.

Źródło: ForkLog