加密新闻

维尔纽斯大学物理系的物理学家们提出了一种理论模型，该模型能够通过光来“编程”原子，完全无需外部磁场。这是量子技术领域的一大进步，因为传统上控制原子状态需要复杂且笨重的设备。

该技术的核心在于，一束光首先在原子介质中设定特定配置，随后这种预先准备好的介质会改变复杂激光束的形状和偏振。这一概念基于光学涡旋——具有螺旋波前结构的光束，其中心强度降至零。这个暗核的大小由拓扑电荷决定，拓扑电荷可以是任何正整数或负整数，从而为信息编码开辟了几乎无限的可能性。

该模型的实际意义令人印象深刻：它能够生成多达10,000种不同的状态，从而可以利用量子比特（qudits）——多维量子信息单元，其容量远超只有两种状态的标准量子比特（qubits）。为了控制矢量涡旋，研究人员模拟了光束与原子气体的相互作用，其中原子具有三个能级。在该模型中，准备好的介质继承了光的空间图案：在某些区域，原子积极吸收辐射，而在其他区域则变得几乎透明。这产生了一种反馈机制，原子响应会重新塑造光束本身，将简单的环形结构转变为复杂的瓣状图案，中心周围有多个明亮区域，并改变了偏振结构。

此前，类似的控制需要强大的外部磁场和复杂设备。这项开发在理论上为创建更快的量子处理器、高度安全的量子通信网络以及超精密光学传感器铺平了道路。在我看来，尤为重要的是，该方法能够在无需增加硬件复杂性的情况下扩展量子系统，这对于未来几年量子技术的实际应用至关重要。