Циркулярными ридберговскими состояниями научились управлять с помощью света
Французские физики экспериментально показали возможность управления циркулярными ридберговскими состояниями атомов с помощью лазерного света. Для этого они использовали щелочноземельные атомы с двумя валентными электронами, один из которых переводили в высоковозбужденное состояние. Оказалось, что электростатическая связь между электронами позволяет связать микроволновые и оптические степени свободы атомов, что в будущем поможет создать гибридные квантовые платформы. Исследование опубликовано в Nature Physics.
Идея квантовых симуляций основана на схожести в поведении систем, состоящих из принципиально разных объектов. Симулируемая система, как правило, недоступна для контроля ее отдельных элементов и слишком сложна, чтобы ее можно было численно смоделировать с помощью обычных компьютеров. Симулирующая система, напротив, строится с помощью элементов, чьими свойствами и взаимодействиями легко манипулировать.
Одной из перспективных платформ для квантовых симуляций стали ридберговские атомы, то есть атомы, валентные электроны которых находятся на орбитах с очень большими главными квантовыми числами. Такие атомы обладают большим дипольным моментом, следовательно, сильно взаимодействуют друг с другом, а также легко поддаются управлению внешними полями. Несколько лет назад в материале «Пятьдесят кубитов и еще один» мы подробно рассказывали о 51-кубитном квантовом симуляторе на основе ридберговских атомов, созданном группой Михаила Лукина. А год назад группа Лукина сообщила о создании уже 256-кубитного квантового симулятора.
Проблемой ридберговских атомов, однако, стало короткое время жизни высоковозбужденных состояний. В качестве ее решения было предложено использовать циркулярные ридберговские состояния, то есть состояния с максимально возможной проекцией орбитального момента электрона. Несмотря на увеличенное время жизни возбужденного состояния (до одной минуты), доступ к таким атомам может быть получен только с помощью микроволнового излучения, что исключает