Исследователи физического факультета Вильнюсского университета разработали теоретическую модель, позволяющую «программировать» атомы с помощью света без использования внешних магнитных полей. Согласно концепции, лазерный луч сначала настраивает атомы в газе, а затем подготовленная атомная среда начинает изменять форму и поляризацию сложных лазерных пучков, создавая эффект обратной связи.

Ключевым элементом модели стали оптические вихри – пучки света со спиральной структурой, где в центре интенсивность падает до нуля. Размер этой темной области определяет топологический заряд, что теоретически позволяет получать до 10 000 различных состояний. Это открывает путь к использованию кудитов (многоуровневых квантовых ячеек) вместо традиционных кубитов с двумя состояниями.

Взаимодействие пучка с атомным газом (с тремя энергетическими уровнями) приводит к тому, что среда наследует пространственный рисунок света, а затем перестраивает сам пучок, превращая простую кольцевую структуру в сложный лепестковый узор. Ранее такой контроль требовал мощных магнитных полей и громоздкого оборудования, тогда как новая технология может ускорить развитие квантовых процессоров, защищенных коммуникационных сетей и сверхточных оптических датчиков.