It-teknoloġija tal-informazzjoni kwantika hija teknoloġija tal-informazzjoni ġdida bbażata fuq il-mekkanika kwantistika, li tikkodifika, tikkalkula u tittrasmetti l-informazzjoni fiżika li tinsab fisistema kwantistika. L-iżvilupp u l-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-informazzjoni kwantistika se jdaħħluna fl-"età tal-quantum", u jirrealizzaw effiċjenza ogħla tax-xogħol, metodi ta 'komunikazzjoni aktar siguri u stil ta' ħajja aktar konvenjenti u ekoloġiku.
L-effiċjenza tal-komunikazzjoni bejn is-sistemi quantum tiddependi fuq il-kapaċità tagħhom li jinteraġixxu mad-dawl. Madankollu, huwa diffiċli ħafna li ssib materjal li jista 'jieħu vantaġġ sħiħ mill-proprjetajiet quantum tal-ottika.
Riċentement, tim ta 'riċerka fl-Istitut tal-Kimika f'Pariġi u l-Istitut tat-Teknoloġija ta' Karlsruhe flimkien wrew il-potenzjal ta 'kristall molekulari bbażat fuq jonji tal-europju tad-dinja rari (Eu³ +) għal applikazzjonijiet f'sistemi quantum tal-ottika. Sabu li l-emissjoni tal-wisa 'tal-linja ultra-dejqa ta' dan il-kristall molekulari Eu³ + tippermetti interazzjoni effiċjenti mad-dawl u għandha valur importanti f'komunikazzjoni kwantistikau l-komputazzjoni kwantistika.
Figura 1: Komunikazzjoni kwantika bbażata fuq kristalli molekulari tal-europju tad-dinja rari
L-istati kwantiċi jistgħu jiġu sovrapposti, għalhekk l-informazzjoni kwantika tista 'tiġi superimposta. Qubit wieħed jista' simultanjament jirrappreżenta varjetà ta' stati differenti bejn 0 u 1, li jippermetti li d-dejta tiġi pproċessata b'mod parallel f'lottijiet. Bħala riżultat, il-qawwa tal-kompjuters tal-kompjuters quantum se tiżdied b'mod esponenzjali meta mqabbla mal-kompjuters diġitali tradizzjonali. Madankollu, sabiex jitwettqu operazzjonijiet ta 'komputazzjoni, is-superpożizzjoni tal-qubits għandha tkun kapaċi tippersisti b'mod stabbli għal perjodu ta' żmien. Fil-mekkanika kwantistika, dan il-perjodu ta 'stabbiltà huwa magħruf bħala l-ħajja tal-koerenza. L-ispins nukleari ta 'molekuli kumplessi jistgħu jiksbu stati ta' superpożizzjoni b'ħajjiet twal niexfa minħabba li l-influwenza tal-ambjent fuq spins nukleari hija protetta b'mod effettiv.
Il-joni tad-dinja rari u l-kristalli molekulari huma żewġ sistemi li ntużaw fit-teknoloġija quantum. Il-joni tad-dinja rari għandhom proprjetajiet ottiċi u spin eċċellenti, iżda huma diffiċli biex jiġu integrati fihomapparat ottiku. Il-kristalli molekulari huma aktar faċli biex jiġu integrati, iżda huwa diffiċli li tiġi stabbilita konnessjoni affidabbli bejn spin u dawl minħabba li l-meded ta 'emissjoni huma wesgħin wisq.
Il-kristalli molekulari ta ' l-art rari żviluppati f'dan ix-xogħol jgħaqqdu pulit il-vantaġġi tat-tnejn li, taħt eċċitazzjoni tal-laser, Eu³ + jistgħu jarmu fotoni li jġorru informazzjoni dwar spin nukleari. Permezz ta 'esperimenti speċifiċi bil-lejżer, tista' tiġi ġġenerata interface ta 'spin ottiku/nukleari effiċjenti. Fuq din il-bażi, ir-riċerkaturi rrealizzaw aktar l-indirizzar tal-livell ta 'spin nukleari, il-ħażna koerenti ta' fotoni, u l-eżekuzzjoni tal-ewwel operazzjoni quantum.
Għal komputazzjoni quantum effiċjenti, ġeneralment ikunu meħtieġa qubits multipli mħabblin. Ir-riċerkaturi wrew li Eu³ + fil-kristalli molekulari ta 'hawn fuq jistgħu jiksbu tħabbil kwantiku permezz ta' akkoppjar ta 'kamp elettriku mifrux, u b'hekk jippermetti l-ipproċessar ta' informazzjoni kwantistika. Minħabba li l-kristalli molekulari fihom joni multipli tad-dinja rari, jistgħu jinkisbu densitajiet ta 'qubit relattivament għoljin.
Rekwiżit ieħor għal quantum computing huwa l-indirizzabilità ta 'qubits individwali. It-teknika ta 'indirizzar ottiku f'dan ix-xogħol tista' ttejjeb il-veloċità tal-qari u tevita l-interferenza tas-sinjal taċ-ċirkwit. Meta mqabbel ma 'studji preċedenti, il-koerenza ottika tal-kristalli molekulari Eu³ + irrappurtati f'dan ix-xogħol hija mtejba b'madwar elf darba, sabiex l-istati ta' spin nukleari jkunu jistgħu jiġu manipulati ottikament b'mod speċifiku.
Is-sinjali ottiċi huma adattati wkoll għal distribuzzjoni ta 'informazzjoni quantum fuq distanza twila biex jgħaqqdu kompjuters quantum għal komunikazzjoni quantum remota. Tista' tingħata aktar konsiderazzjoni lill-integrazzjoni ta' kristalli molekulari Eu³ + ġodda fl-istruttura fotonika biex jissaħħaħ is-sinjal luminuż. Dan ix-xogħol juża molekuli tad-dinja rari bħala l-bażi għall-Internet quantum, u jieħu pass importanti lejn arkitetturi futuri ta 'komunikazzjoni quantum.
Ħin tal-post: Jan-02-2024