加密新闻

维尔纽斯大学的一组物理学家提出了一种理论模型，从根本上改变了量子系统的控制方式。研究人员建议用光来对原子进行预先“编程”，而不是使用传统的外部磁场。这一发现可能成为新一代量子设备（从处理器到安全通信线路）的基础。

该方法的核心如下：光束首先赋予原子特定状态，随后这种预先准备好的原子介质开始主动影响复杂激光束的形状和偏振。模型的关键要素是光学涡旋——具有螺旋波前结构的光束。在其“核心”处，强度降至零，暗区的大小由拓扑电荷决定，拓扑电荷可以是任何整数值——无论是正数还是负数。

从量子比特到量子比特元：一束光中容纳10,000种状态

这项技术的实际潜力令人印象深刻。利用这种方法，可以获得多达10,000种不同状态，从而将信息编码在量子比特元中——这是对传统量子比特的推广，是一种多级量子信息单元。这极大地增加了每个周期内可处理或传输的数据量。

为了演示对矢量涡旋的控制，科学家模拟了光束与原子气体的相互作用，其中每个原子具有三个能级。在这种模型中，准备好的介质实际上“继承”了光的空间图案：在某些区域，原子开始强烈吸收辐射，而在其他区域则几乎变得透明。这会产生反馈——原子响应会重新调整光束本身。简单的环形结构被复杂的瓣状图案所取代，中心周围出现多个明亮区域，而偏振结构则完全改变。

专家观点

此前，这种控制需要庞大且强大的外部磁场，使得系统昂贵且操作复杂。从理论上讲，这项新开发为更快的量子处理器、高度安全的量子通信网络以及超高精度光学传感器铺平了道路。这不仅仅是进化——这是一场范式转变，可能将量子技术从实验室带入实际应用领域。