Линза для фокусировки спинов

Учёные разработали метод «фокусировки» одного квантового бита, который хранится в виде спинов многих атомов, на квантовое состояние одиночного атома.

© Harald Ritsch

Квантовые компьютеры будущего, возможно, будут работать на основе кубитов, реализованных в виде квантов света — фотонов. Но для обработки записанной на них информации, её надо каким-то передавать стационарной среде, например, атомам.

Из-за слабости взаимодействия между светом и отдельным атомом, такая передача на данный момент обычно производится с применением большого количества атомов, так что информация оказывается размытой по относительно большому атомарному облаку. Работать с такими облаками технически невозможно, и это является одним из главных ограничений на пути создания реальных квантовых компьютеров.

В свежей работе группа теоретиков предложила метод записи размазанной по кубитам информации в отдельный атом, то есть своеобразной фокусировки состояния многих атомов в состояние одиночного атома. В случае экспериментальной реализации это позволит передавать информацию от фотонов атомам и обрабатывать её в них.

Фокусировку предлагается осуществлять при помощи лазерных импульсов специально подобранной формы, действующих на ансамбли так называемых ридберговских атомов — то есть атомов, в которых электрон находится исключительно далеко от ядра. Ридберговские атомы часто рассматривают как перспективный способ реализации кубитов.