Человек, как квантовый компьютер с лазером

Сразу оговорюсь: такая связка — это пока скорее концептуальная модель или задача для учебного проекта, а не реально работающий прототип. В реальной науке не существует лазера, который состоял бы только из калия, натрия, кальция и фосфатов: сами по себе эти элементы не создают нужной квантовой среды для генерации света. Но для учебных целей схему построить можно — я её опишу и поясню, где в ней «подводные камни».
stihi.ru +1
Вот схема:
КВАНТОВЫЙ КОМПЬЮТЕР * Большая российская энциклопедия - электронная версия
Что на ней обозначено:
Активная среда. В вашем описании фигурируют фосфаты. Идея в том, чтобы взять фосфатную матрицу (кристалл, стекло или керамику) и внедрить в неё ионы-активаторы. Например, редкоземельные элементы (эрбий, иттербий) или другие переходные металлы. Именно эти ионы будут создавать нужные энергетические уровни для лазерной генерации. Фосфаты здесь выступают не как активная среда, а как стабилизирующая матрица.
stihi.ru +1
Система накачки. Это источник энергии (лазер, электронный пучок или другой способ), который возбуждает ионы-активаторы, переводя их на высокие энергетические уровни. Так создаётся инверсия населённостей — условие для вынужденного излучения и генерации света.
stihi.ru
Оптический резонатор. Обычно это пара зеркал (высокоотражающее и частично пропускающее). Одно зеркало возвращает часть излучения обратно в активную среду, усиливая его за счёт многократного прохождения через среду.
stihi.ru
Квантовый компьютер. Он управляет процессом. С помощью классических алгоритмов он задаёт последовательность импульсов, которые:
настраивают частоту и фазу управляющего лазера под нужные переходы в активной среде;
манипулируют квантовыми состояниями ионов-активаторов (реализуют гейты CNOT, Адамар и др.);
strana-rosatom.ru
координируют работу всей системы, чтобы добиться стабильной генерации света в заданном диапазоне частот (10;;–10;; Гц).
Выход. Сформированный лазерный луч, частота и фаза которого «закодированы» в квантовых состояниях системы.
В чём суть взаимодействия? Квантовый компьютер не управляет лазером напрямую в смысле «подавать команды физическому лучу». Он управляет квантовыми состояниями частиц в активной среде. Эти состояния определяют, какие оптические переходы возможны, а какие — нет. Изменяя состояние частиц (например, через лазерные импульсы), компьютер задаёт параметры генерации: какую частоту усиливать, какие импульсы подавать, чтобы «загнать» систему в нужное квантовое состояние.
strana-rosatom.ru
Какие сложности нужно учесть?
Подбор ионов. Нужно провести квантово-механические расчёты или подобрать экспериментальные данные, чтобы разность энергий между уровнями ионов в матрице лежала в нужном диапазоне (10;;–10;; Гц).
Нелинейные эффекты. В активной среде могут возникать такие явления, как самофокусировка или самоканализация света, которые изменят итоговую частоту.
Декогеренция. Взаимодействие света с средой и внешние шумы могут разрушить квантовое состояние до того, как оно будет считано. Требуется тщательная изоляция системы.
Масштабирование. Как связать множество таких активных сред в единую систему, где квантовые состояния будут корректно передаваться и обрабатываться?
 
stihi.ru +1
Если вам нужно подробнее разобрать какой-то блок — например, как именно рассчитываются уровни ионов в фосфатной матрице или как реализуются квантовые гейты для манипулирования состояниями — напишите, разберу детальнее!