Cientistas criam um modelo para "programar" átomos sem campos magnéticos

Pesquisadores da faculdade de física da Universidade de Vilnius desenvolveram um modelo teórico que usa luz para «programar» átomos sem a necessidade de campos magnéticos externos.

De acordo com o conceito dos autores, a luz primeiro «programa» os átomos, e então o meio atômico pré-preparado altera a forma e a polarização de feixes de laser complexos.

No coração do modelo estão os vórtices ópticos: feixes com uma estrutura de frente de onda espiral, onde a intensidade cai a zero no «núcleo». O tamanho da região escura é determinado pela carga topológica, que «não é limitada e pode assumir quaisquer valores inteiros positivos e negativos».

Na prática, até 10.000 estados diferentes podem ser obtidos — e a informação pode ser codificada em qudits em vez de em um sistema de qubit de dois estados.

Para controlar vórtices vetoriais, os pesquisadores examinaram a interação de um feixe com um gás atômico no qual os átomos têm três níveis de energia. No modelo, o meio preparado herda o padrão espacial da luz: em algumas regiões, os átomos absorvem a radiação mais fortemente, em outras, tornam-se quase transparentes. Então, o feedback começa — a resposta atômica reconstrói o próprio feixe.

Em vez de uma estrutura de anel simples, aparece um padrão de pétala com várias regiões brilhantes ao redor do centro — a estrutura de polarização em si também muda. Anteriormente, tal controle geralmente exigia poderosos campos magnéticos externos e equipamentos complexos.

Teoricamente, esse desenvolvimento abre caminho para processadores quânticos mais rápidos, redes de comunicação quântica altamente seguras e sensores ópticos ultra-precisos.

Como lembrete, em 17 de junho, um dos dezesseis laboratórios nacionais do Departamento de Energia dos EUA, os Laboratórios Nacionais Sandia, e o desenvolvedor de computadores quânticos Quantinuum publicaram um artigo revisado por pares sobre o computador quântico de 98 qubits Helios.

Fonte: ForkLog