Kvantu informācijas tehnoloģija ir jauna informācijas tehnoloģija, kuras pamatā ir kvantu mehānika, kas kodē, aprēķina un pārraida ietverto fizisko informācijukvantu sistēmaApvidū Kvantu informācijas tehnoloģijas izstrāde un pielietošana mūs ienes “kvantu laikmetā” un realizēs augstāku darba efektivitāti, drošākas komunikācijas metodes un ērtāku un zaļāku dzīvesveidu.
Kvantu sistēmu sakaru efektivitāte ir atkarīga no to spējas mijiedarboties ar gaismu. Tomēr ir ļoti grūti atrast materiālu, kas var pilnībā izmantot optiskās kvantu īpašības.
Nesen Parīzes un Karlsruhe Tehnoloģiju institūta Ķīmijas institūta pētniecības grupa parādīja molekulārā kristāla potenciālu, kas balstīts uz retzemju eiropija joniem (Eu³ +) lietojumiem optiskā kvantu sistēmās. Viņi atklāja, ka šī Eu³ + molekulārā kristāla ultra-narrow līnijas platuma emisija ļauj efektīvi mijiedarboties ar gaismu, un viņiem ir svarīga vērtībakvantu komunikācijaun kvantu skaitļošana.
1. attēls: Kvantu komunikācija, kas balstīta uz retzemju europija molekulārajiem kristāliem
Kvantu stāvokļus var uzklāt, tāpēc kvantu informāciju var uzklāt. Viens kvadrāts vienlaikus var attēlot dažādus stāvokļus no 0 līdz 1, ļaujot datus apstrādāt paralēli partijās. Tā rezultātā kvantu datoru skaitļošanas jauda palielināsies eksponenciāli, salīdzinot ar tradicionālajiem digitālajiem datoriem. Tomēr, lai veiktu skaitļošanas operācijas, Qubit superpozīcijai jāspēj uz noteiktu laiku vienmērīgi saglabāties. Kvantu mehānikā šis stabilitātes periods ir pazīstams kā saskaņotības kalpošanas laiks. Kompleksu molekulu kodola griešanās var sasniegt superpozīcijas stāvokļus ar ilgu sausu mūžu, jo vides ietekme uz kodola griezieniem ir efektīvi aizsargāta.
Retzemju joni un molekulārie kristāli ir divas sistēmas, kuras ir izmantotas kvantu tehnoloģijās. Retzemju joniem ir lieliskas optiskās un griešanās īpašības, taču tos ir grūti integrētoptiskās ierīcesApvidū Molekulāros kristālus ir vieglāk integrēt, taču ir grūti izveidot uzticamu savienojumu starp griešanās un gaismu, jo emisijas joslas ir pārāk platas.
Retu zemes molekulārie kristāli, kas izstrādāti šajā darbībā, glīti apvieno abu priekšrocības, jo lāzera ierosināšanā Eu³ + var izstarot fotonus, kas satur informāciju par kodola spin. Izmantojot specifiskus lāzera eksperimentus, var ģenerēt efektīvu optisko/kodola spin interfeisu. Pamatojoties uz to, pētnieki vēl vairāk realizēja kodolprinka līmeņa adresēšanu, koherentu fotonu glabāšanu un pirmās kvantu operācijas izpildi.
Efektīvai kvantu skaitļošanai parasti ir nepieciešami vairākas sapinušās kvotas. Pētnieki parādīja, ka eu³ + iepriekšminētajos molekulārajos kristālos var panākt kvantu sapīšanos, izmantojot klaiņojošu elektrisko lauka savienojumu, tādējādi ļaujot apstrādāt kvantu informācijas apstrādi. Tā kā molekulārie kristāli satur vairākus retzemju jonus, var sasniegt salīdzinoši augstu kvadrātu blīvumu.
Vēl viena kvantu skaitļošanas prasība ir atsevišķu Qubits adresējamība. Optiskās adresēšanas tehnika šajā darbā var uzlabot lasīšanas ātrumu un novērst ķēdes signāla traucējumus. Salīdzinot ar iepriekšējiem pētījumiem, šajā darbā ziņotajā Eu³ + molekulāro kristālu optiskajā saskaņotībā uzlabojas apmēram tūkstoš reizes, lai kodola spin stāvokļus varētu optiski manipulēt noteiktā veidā.
Optiskie signāli ir piemēroti arī tālsatiksmes kvantu informācijas sadalījumam, lai savienotu kvantu datorus attālinātai kvantu komunikācijai. Turpmāku apsvērumu var ņemt vērā jaunu Eu³ + molekulāro kristālu integrāciju fotoniskajā struktūrā, lai uzlabotu gaismas signālu. Šajā darbā kvantu interneta pamats izmanto retzemju molekulas un sper svarīgu soli uz nākotnes kvantu komunikācijas arhitektūru.
Pasta laiks: janvāris-02-2024