Sukurtas metodas lazeriu manipuliuoti pavienių atomų kvantinėmis būsenomis

Norint sukurti naujos kartos supersparčius kvantinius kompiuterius, galinčius greitai įveikti pačius sudėtingiausius uždavinius, mums neišvengiamai prireiks priemonių manipuliuoti atskirais atomais. JAV Viskonsino ir Duke universitetų mokslininkai jau sugalvojo, kaip tai atlikti.

Bendra šių mokslo įstaigų tyrinėtojų komanda pademonstravo lazerinę sistemą, galinčią nutaikyti ir sufokusuoti trumpučius šviesos pliūpsnius į pavienius atomus, tuo pat metu nepaveikdami kitų šalia esančių dalelių. Kam gi to reikia? Pasirodo, jog vienas esminių kvantinės kompiuterijos aspektų – kompiuterijos, kurioje išnaudojami kvantinės mechanikos reiškiniai, tokie kaip kvantinis susietumas – yra tai, kad pavienius atomus tenka sugauti ir išlaikyti elektromagnetiniuose laukuose. Skaičiavimai atliekami lazeriais manipuliuojant šių dalelių būsenomis ir taip nuskaitant jų koduojamos informacijos bitus. Tačiau tokiam procesui įvykdyti reikalingas itin didelis tikslumas – lazeris turi gebėti pataikyti į konkretų reikiamą atomą, nepakeisdamas kitų sistemoje esančių dalelių būsenos.

Mokslininkai, panaudodami fokusuojančius mikroveidrodžius, kurių plotis prilygsta dvigubam žmogaus plauko storiui, su šia sistema sugebėjo sufokusuoti lazerio spindulį į pavienius atomus vos per kelias mikrosekundes. Techniniu požiūriu, procesas atliktas apytiksliai 1000 kartų greičiau, lyginant su kitomis optiniam signalui komutuoti naudojamomis spindulio manipuliavimo technologijomis. Eksperimento metu nebuvo sutrikdyta kvantinės sistemos būsena. Kiekvienas lazerio impulsas „rado“ reikiamą taikinį – vieną iš penkių rubidžio-87 atomų – nesutrikdydamas kitų kaimynų, vienas nuo kito nutolusių vos per dešimtadalį plauko storio (apie 10 mikrometrų).

Lazerio spinduliu taip pat pavyko manipuliuoti atomo kvantinėmis savybėmis. Iš esmės taip pademonstruota veikianti esminė technologija, kurios reikia norint sukurti kvantinį kompiuterį. Žinoma, darbo šioje srityje dar lieka labai daug, tačiau smagu matyti, jog naujos kartos kompiuterijai reikalingi įrankiai pamažu atsiranda jau dabar.