It-teknoloġija tal-informazzjoni kwantistika hija teknoloġija ġdida tal-informazzjoni bbażata fuq il-mekkanika kwantistika, li tikkodifika, tikkalkula u tittrażmetti l-informazzjoni fiżika li tinsab f’sistema kwantistikaL-iżvilupp u l-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-informazzjoni kwantistika se jdaħħluna fl-"era kwantistika", u se jwasslu għal effiċjenza ogħla fix-xogħol, metodi ta' komunikazzjoni aktar siguri u stil ta' ħajja aktar konvenjenti u ekoloġiku.
L-effiċjenza tal-komunikazzjoni bejn sistemi kwantistiċi tiddependi fuq il-kapaċità tagħhom li jinteraġixxu mad-dawl. Madankollu, huwa diffiċli ħafna li ssib materjal li jista' jieħu vantaġġ sħiħ mill-proprjetajiet kwantistiċi tal-ottika.
Riċentement, tim ta’ riċerka fl-Istitut tal-Kimika f’Pariġi u l-Istitut tat-Teknoloġija ta’ Karlsruhe flimkien urew il-potenzjal ta’ kristall molekulari bbażat fuq joni rari tal-ewropju (Eu³+) għal applikazzjonijiet f’sistemi kwantistiċi tal-ottika. Huma 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 kwantistika bbażata fuq kristalli molekulari tal-ewropju tad-dinja rari
L-istati kwantistiċi jistgħu jiġu superimposti, għalhekk l-informazzjoni kwantistika tista' tiġi superimposta. Qubit wieħed jista' jirrappreżenta simultanjament varjetà ta' stati differenti bejn 0 u 1, li jippermetti li d-dejta tiġi pproċessata b'mod parallel f'lottijiet. B'riżultat ta' dan, il-qawwa tal-komputazzjoni tal-kompjuters kwantistiċi se tiżdied b'mod esponenzjali meta mqabbla mal-kompjuters diġitali tradizzjonali. Madankollu, sabiex jitwettqu operazzjonijiet komputazzjonali, is-superpożizzjoni tal-qubits trid tkun tista' tippersisti b'mod kostanti 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'ħajja twila niexfa għaliex l-influwenza tal-ambjent fuq l-ispins nukleari hija protetta b'mod effettiv.
Jonji tad-dinja rari u kristalli molekulari huma żewġ sistemi li ntużaw fit-teknoloġija kwantistika. Jonji tad-dinja rari għandhom proprjetajiet ottiċi u ta' spin eċċellenti, iżda huma diffiċli biex jiġu integrati fiapparati ottiċiIl-kristalli molekulari huma aktar faċli biex jiġu integrati, iżda huwa diffiċli li tiġi stabbilita konnessjoni affidabbli bejn l-ispin u d-dawl minħabba li l-meded ta' emissjoni huma wesgħin wisq.
Il-kristalli molekulari tad-dinja rari żviluppati f'dan ix-xogħol jikkombinaw b'mod pulit il-vantaġġi tat-tnejn billi, taħt eċċitazzjoni bil-lejżer, Eu³+ jista' joħroġ fotoni li jġorru informazzjoni dwar l-ispin nukleari. Permezz ta' esperimenti speċifiċi bil-lejżer, tista' tiġi ġġenerata interfaċċja effiċjenti tal-ispin ottiku/nukleari. Fuq din il-bażi, ir-riċerkaturi rrealizzaw aktar l-indirizzar tal-livell tal-ispin nukleari, il-ħażna koerenti tal-fotoni, u l-eżekuzzjoni tal-ewwel operazzjoni kwantistika.
Għal komputazzjoni kwantistika effiċjenti, ġeneralment ikunu meħtieġa qubits multipli mħabbla. Ir-riċerkaturi wrew li Eu³ + fil-kristalli molekulari ta' hawn fuq jistgħu jiksbu tħabbil kwantistiku permezz ta' akkoppjar ta' kamp elettriku mitluf, u b'hekk jippermettu l-ipproċessar ta' informazzjoni kwantistika. Minħabba li l-kristalli molekulari fihom joni rari tad-dinja multipli, jistgħu jinkisbu densitajiet ta' qubits relattivament għoljin.
Rekwiżit ieħor għall-komputazzjoni kwantistika huwa l-indirizzabbiltà ta' qubits individwali. It-teknika tal-indirizzar ottiku f'dan ix-xogħol tista' ttejjeb il-veloċità tal-qari u tipprevjeni l-interferenza tas-sinjal taċ-ċirkwit. Meta mqabbla ma' studji preċedenti, il-koerenza ottika tal-kristalli molekulari Eu³ + irrappurtati f'dan ix-xogħol hija mtejba b'madwar elf darba, sabiex l-istati tal-ispin nukleari jkunu jistgħu jiġu mmanipulati ottikament b'mod speċifiku.
Sinjali ottiċi huma wkoll adattati għad-distribuzzjoni ta' informazzjoni kwantistika fuq distanzi twal biex jikkonnettjaw kompjuters kwantistiċi għal komunikazzjoni kwantistika mill-bogħod. Tista' tingħata aktar konsiderazzjoni lill-integrazzjoni ta' kristalli molekulari Eu³+ ġodda fl-istruttura fotonika biex tittejjeb is-sinjal luminuż. Dan ix-xogħol juża molekuli rari tad-dinja bħala l-bażi għall-Internet kwantistiku, u jieħu pass importanti lejn arkitetturi futuri ta' komunikazzjoni kwantistika.
Ħin tal-posta: 02 ta' Jannar 2024