Švedijos Chalmerio technologijos universiteto mokslininkai pristato naują teorinį kvantinių sistemų modelį, pagrįstą “dideliais superatomais”. Šis inovatyvus požiūris gali padėti išspręsti didžiausią kvantinių kompiuterių iššūkį – dekohenciją, ir atverti kelią galingų, patikimų kvantinių kompiuterių kūrimui.
Kas yra dideli superatomai?
Dideli superatomai sujungia dvi anksčiau atskiras idėjas kvantinės fizikos srityje: didelius atomus ir superatomus. Nors kiekviena iš šių sąvokų buvo nagrinėjama atskirai, šis tyrimas pirmą kartą jas sujungia į vieną sistemą. Dideli superatomai elgiasi kaip atomai, tačiau jie nėra natūraliai randami; juos sukuria mokslininkai.
Kvantinių kompiuterių ateitis
Kvantiniai kompiuteriai gali revoliucionuoti tokias sritis kaip vaistų atradimas ir šifravimas, sprendžiant problemas, kurios yra už įprastų kompiuterių galimybių ribų. Tačiau šiuo metu progresą riboja dekohencijos problema, kai kvantiniai bitai praranda savo informaciją dėl sąveikos su aplinka. Net ir maži elektromagnetiniai triukšmai gali sutrikdyti trapias kvantines būsenas, būtinas skaičiavimams.
Dideli atomai ir jų kvantinis atgarsis
Dideli atomai, pirmą kartą pristatyti Chalmerio tyrėjų prieš daugiau nei dešimtmetį, yra sukurti kaip kvantai, kurie jungiasi su šviesos ar garso bangomis keliose atskiruose taškuose. Tai leidžia jiems bendrauti su aplinka keliose vietose vienu metu, padedant išlaikyti kvantinę informaciją. Anton Frisk Kockum, kvantinės fizikos docentas, paaiškina, kad bangos, palikusios vieną ryšio tašką, gali keliauti per aplinką ir grįžti, kad paveiktų atomą kitame taške, taip sukuriant naudingus kvantinius efektus.
Entanglement ir superatomų derinys
Mokslininkai sujungė didelius atomus su superatomų koncepcija, kad įveiktų ribotumą, susijusį su entanglementu. Superatomai sudaryti iš kelių natūralių atomų, kurie dalijasi ta pačia kvantine būsena ir elgiasi kaip vienas didesnis atomas. Šis derinys turėtų palengvinti sudėtingų kvantinių būsenų kūrimą, reikalingų kvantinei komunikacijai ir itin jautriems matavimo sistemoms.
Ateities kvantinės sistemos
Mokslininkai planuoja pereiti nuo teorijos prie praktinio šių sistemų kūrimo. Jų dizainas gali būti integruotas su kitomis kvantinėmis technologijomis, tarnaujant kaip statybinis blokas, jungiantis skirtingas kvantinių platformų rūšis. Jie pažymi, kad šiuo metu didelis susidomėjimas yra hibridiniais požiūriais, kur skirtingi kvantiniai sistemų tipai dirba kartu, nes kiekvienas turi savo privalumų.
Kontroliavimas kvantinės informacijos srauto
Dideli superatomai leidžia mokslininkams geriau kontroliuoti, kaip kvantinė informacija juda per sistemą, ir siūlo dvi skirtingas struktūras, kurios padeda pasiekti naudingus rezultatus. Viena iš jų apima kelis didelius superatomus, glaudžiai susijusius tam tikru išdėstymu, leidžiančiu jiems perduoti kvantines būsenas be dekohencijos. Kita struktūra apima atomus, kurie yra toliau vienas nuo kito, bet sujungiami taip, kad bangos išliktų sinchronizuotos.
