помощи лазера — речь идёт о захвате фотонов, запутывании их и пересылке на большие расстояния и даже о проведении простых квантовых вычислений. Однако получаемые при этом квантовые состояния часто нестабильны и ими сложно управлять, что приводит к ошибкам при переносе информации и вычислениях.
Для решения проблемы было решено использовать хорошо известное квантовое состояние — Ридберговское состояние атомов твёрдых тел. Это состояние описывается той же формулой, что объясняет свойства свободных атомов водорода — чтобы распространить её действие на более крупные атомы, можно воспользоваться одной лазейкой.
У Ридберговских атомов есть любопытное свойство: в основном состоянии они слишком малы, чтобы взаимодействовать друг с другом. Такие атомы могут быть запутаны для использования в квантовых вычислениях, только находясь в возбуждённом состоянии, а их основные состояния остаются независимыми. Отсюда возникла идея нового способа передачи квантовой информации.
Атомы включений в некоторый материал могут принимать Ридберговское состояние в том случае, если у них ровно на один валентный электрон больше, чем в атомах материала-носителя. Поэтому для этого отлично подходит кремний, легированный фосфором. В ходе эксперимента было решено использовать облучение фосфорных включений в терагерцевом диапазоне, чтобы с помощью лёгких колебаний переключать близко расположенные Ридберговские атомы между двумя состояниями.
Чтобы доказать, что в результате эксперимента был действительно получен контроль над фосфором на квантовом уровне, нужно зафиксировать два типа активности в атомах. Первый — так называемые осцилляции или биения Раби — частота волны, показывающая, что атом под влиянием излучения лазера колеблется между основным и возбуждённым состояниями. Если выбрана правильная частота, она сможет вызвать суперпозицию и возбужденную волновую функцию с чётким и хорошо распознаваемым волновым пакетом.
Во-вторых, требовалось обнаружить фотонное эхо. Это явление возникает при воздействии на частицы при помощи лазера. После первого импульса частицы переходят в когерентное возбуждённое состояние и со временем возникает расфазировка колебаний. Второй импульс приводит к фазировке и вызывает выплеск энергии частиц, который и называется фотонным эхо-импульсом.
В этом импульсе, как в «чёрном ящике» самолёта, описываются внешние воздействия на атом, и его изучение позволяет с точностью определить, сколько времени требуется на расфазировку волновых функций атомов, насколько сильны колебания и, в конечном счёте, как долго их можно использовать для хранения или передачи квантовой информации.
Для проведения эксперимента была задействована лазерная установка FELIX (Free Electron Laser for Infrared Experiments), расположенная в городе Ньювегейне в Нидерландах. Исследователям удалось создать лазерные импульсы, способные быстро и точно управлять атомами фосфора. При работе на терагерцевой частоте были экспериментально получены и биения Раби, и фотонное эхо, доказывающие эффективность опыта.
Анализ генерируемого атомами фотонного эха показал, что на расфазировку требуется 160 пикосекунд, при этом электроны в атомах фосфора колеблются между состояниями каждые 100 фемтосекунд. Это означает, что если атом переносит какую-либо информацию, у пользователя теоретически будет свыше тысячи возможностей её считать до того, как волновая функция исказит данные до неузнаваемости.
Опыт продемонстрировал потенциальные возможности лазера не только для передачи информации между компьютерами но и для обработки этой информации внутри вычислительной системы. В данном случае для приведения электрона атомов фосфора в кремнии в состоянии суперпозиции (то есть одновременно в два квантовых состояния) был использован сверхинфракрасный лазер, выдающий очень короткие импульсы высокой интенсивности. Затем было доказано, что можно управлять этим состоянием, добиваясь выброса световой энергии (фотонного эха) в чётко определённое время.
Значение разработки этого метода управления квантовыми состояниями для будущего квантовых вычислений можно коротко описать так. В сущности, учёные из Великобритании и Нидерландов создали простую модель кота Шрёдингера, который одновременно и жив, и мёртв, при помощи дешёвого материала, широко использующегося в производстве компьютерных микросхем. Иными словами, мы ещё на один шаг приблизились к созданию квантового компьютера.
Движение электронов в кремнии. Электрон вращается на орбите атома фосфора, встроенного в кремниевую решётку, показанную серебристым цветом. Положение электрона в обычном состоянии показано жёлтым. Импульс лазера может изменить его состояние так, как показано зелёным. Первый импульс слева помещает электрон в состояние суперпозиции (два одновременных квантовых состояния), которое можно контролировать вторым импульсом слева. В результате мы получаем правый импульс — фотонное эхо, — который мы можем проанализировать, и получить информацию о суперпозиции).
Софт: Фотоменеджер Shotwell для Linux
Недавно в Сети появилась информация об очередной замене в дистрибутиве Ubuntu: в следующем релизе стандартным менеджером фотографий станет Shotwell. Ещё раньше им заменили Gthumb и F-Spot в Fedora 13. Многие пользователи среды GNOME недовольны менеджером F-Spot: основанная на технологии Mono программа работает медленно, а её интерфейс не всегда интуитивно понятен. Легковесный Shotwell может стать хорошей заменой, тем более, что проект активно развивается — в последней версии программы появилось много новых функций и базовая поддержка форматов RAW (таких как CR2 и DNG), а также PNG.
В репозиториях популярных пользовательских дистрибутивов доступна устаревшая версия Shotwell (в лучшем случае). Устанавливать последнюю версию программы придётся из сторонних источников или из исходных текстов. Пользователи Windows могут скачать инсталляционный пакет на сайте разработчика, а для Ubuntu существует Yorba Personal Package Archive. Подключить репозиторий и установить программу можно вручную, либо через утилиту Ubuntu Tweak (категория «Image»). В дистрибутивах Linux с непрерывным релиз-циклом (таких, как Arch или Gentoo) проблем с установкой свежих версий ПО нет по определению.
