ერთ-ერთი გზა, რომლითაც კვანტური კომპიუტერების სრული პოტენციალის გამოვლენაა შესაძლებელი, მათი სინათლესა და მატერიაზე დაფუძნებაა. ამ გზით, ინფორმაციის შენახვისა და დამუშავების გარდა, მისი სინათლის სიჩქარით გადაცემაც იქნება შესაძლებელი.

ახალი კვლევის მიხედვით, რომელიც ჟურნალ Nature Materials-ში გამოქვეყნდა, მეცნიერები ამ მიზანს კიდევ ერთი ნაბიჯით მიუახლოვდნენ. მათ წარმატებით მიიღეს სინათლისა და მატერიის ყველაზე დიდი ჰიბრიდული ნაწილაკები, რაც კი ოდესმე შექმნილა.

ეს კვაზინაწილაკები, რომლებიც რიდბერგის პოლარიტონების სახელწოდებითაა ცნობილი, სპილენძის ოქსიდის კრისტალის შემცველი ქვის დახმარებით შეიქმნა. კრისტალი ნამიბიაში აღმოჩენილ უძველეს საბადოში იპოვეს — იგი ერთ-ერთია მსოფლიოს იმ მცირე ადგილთაგან, სადაც სპილენძის ოქსიდი ძვირფასი ქვის სახითაა წარმოდგენილი.

ამის შემდეგ ქვიდან მიღებული კრისტალი ისე დაამუშავეს, რომ მისი სისქე ადამიანის თმის ღერისაზე ნაკლები დარჩა. კრისტალი სინათლის დაჭერის მიზნით ორ სარკეს შორის მოათავსეს, შედეგად კი რიდბერგის პოლარიტონები იმაზე 100-ჯერ დიდი აღმოჩნდა, ვიდრე აქამდე ჰქონდათ ნანახი.

ეს მიღწევა კვანტური სიმულატორის შექმნასთან გვაახლოებს, რომელიც აღნიშნულ რიდბერგის პოლარიტონებზე კვანტური ბიტების — ქუბიტების საშუალებით იმუშავებს.

"კვანტური სიმულატორის სინათლისგან შექმნა მეცნიერების წმინდა გრაალია", — ამბობს ფიზიკოსი ჰამიდ ოჯადი გაერთიანებული სამეფოს წმინდა ენდრიუს უნივერსიტეტიდან. "ამ მიღწევისკენ ჩვენ უდიდესი ნაბიჯი გადავდგით რიდბერგის პოლარიტონების შექმნით, რომლებიც სიმულატორის მთავარ ინგრედიენტს წარმოადგენენ".

რიდბერგის პოლარიტონებს განსაკუთრებულს ხდის ის ფაქტი, რომ ისინი მუდმივად გადადიან სინათლის მდგომარეობიდან მატერიაში და პირიქით. მკვლევრებმა ამ ორ მდგომარეობაზე დაკვირვებით დაადგინეს, რომ პოლარიტონებს ერთმანეთთან ურთიერთქმედება მხოლოდ მატერიის მდგომარეობაში ყოფნისას შეუძლიათ.

ეს ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან სინათლის ნაწილაკები სწრაფად მოძრაობენ, მაგრამ ისინი არ ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან. მატერია შედარებით ნელია, თუმცა მას ურთიერთქმედება შეუძლია. ამ ორი უნარის გაერთიანება კი კვანტური კომპიუტერების პოტენციალის გამოვლენას შეუწყობს ხელს.

ეს მოქნილობა მნიშვნელოვანია კვანტური მდგომარეობის მართვისთვის, რომელიც განუსაზღვრელი რჩება იქამდე, სანამ მას დავაკვირდებით. სრულად ფუნქციონირებადი კვანტური კომპიუტერი, რომელიც ამ ტექნოლოგიაზე იქნება დაფუძნებული, ცოტა შორეულ პერსპექტივაში მოიაზრება, თუმცა მის შექმნასთან ახლა ყველაზე ახლოს ვართ, ვიდრე ოდესმე.

რიდბერგის პოლარიტონები ეგზიტონებისა და ფოტონების შეერთებით მიიღება. ნამიბიაში ნაპოვნი დაუმუშავებელი ქვა — სპილენძის ოქსიდი, ზეგამტარია — მასალა, რომელიც ელექტრონებს აძლევს საშუალებას, წინაღობის გარეშე იმოძრაონ. აქამდე არსებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ იგი გიგანტურ რიდბერგის ეგზიტონებს შეიცავს.

ეგზიტონები ელექტრულად ნეიტრალური კვაზინაწილაკებია, რომლებიც, სინათლის პირობებში, ფოტონებთან ერთდებიან. აღნიშნული გიგანტური ეგზიტონები, რომლებიც სპილენძის ოქსიდში აღმოაჩინეს, ფოტონებთან სპეციალურ სტრუქტურაში — ფაბრი-პეროს მიკროღრუში — "სარკეების სენდვიჩში" წყვილდებიან. ამის საშუალებით შესაძლებელი იქნება კიდევ უფრო დიდი რიდბერგის პოლარიტონების შექმნა.

"ქვის შეძენა eBay-ზე ადვილი იყო. მთავარი გამოწვევა ისეთი რიდბერგის პოლარიტონების მიღება იყო, რომლებიც ექსტრემალურად ვიწრო ფერთა სპექტრშიც არსებობს", — განაცხადა ფიზიკოსმა საი კირან რაჯენდრანმა წმინდა ენდრიუსის უნივერსიტეტიდან.

მას შემდეგ რაც სრული პოტენციალის მქონე კვანტური კომპიუტერები შეიქმნება, სავარაუდოდ აღნიშნული რიდბერგის პოლარიტონების გამოყენებით, გამოთვლითი სიმძლავრის ექსპონენციური გაუმჯობესებები მეცნიერებს საშუალებას მისცემს, უზარმაზარ კომპლექსურ გამოთვლებს გაუმკლავდნენ, რომლებიც ამჟამად არსებული კომპიუტერების შესაძლებლობებს აღემატება.

ამის მაგალითებად მკვლევრები ასახელებენ მაღალ ტემპერატურული ზეგამტარი მასალის შექმნას და იმის უკეთ გააზრებას, თუ როგორ იხვევიან ცილები — ეს უკანასკნელი ეფექტიანი წამლების შექმნაში დაგვეხმარება.

იმისთვის, რომ ამ ნაწილაკების კვანტურ წრედებში გამოყენება შეძლონ, კვლევაში აღწერილ მეთოდები ჯერ კიდევ დასახვეწია, მაგრამ მისი საფუძვლები უკვე არსებობს და გუნდი ფიქრობს, რომ ეს შედეგები მომავალში კიდევ გაუმჯობესდება.