Kvantu informācijas tehnoloģija ir jauna informācijas tehnoloģija, kuras pamatā ir kvantu mehānika un kas kodē, aprēķina un pārraida fizisko informāciju, kas atrodaskvantu sistēma.Kvantu informācijas tehnoloģiju attīstība un pielietošana mūs ievedīs “kvantu laikmetā”, un realizēsim augstāku darba efektivitāti, drošākas komunikācijas metodes un ērtāku un zaļāku dzīvesveidu.
Saziņas efektivitāte starp kvantu sistēmām ir atkarīga no to spējas mijiedarboties ar gaismu.Tomēr ir ļoti grūti atrast materiālu, kas varētu pilnībā izmantot optiskās kvantu īpašības.
Nesen Parīzes Ķīmijas institūta un Karlsrūes Tehnoloģiju institūta pētnieku grupa kopā demonstrēja uz retzemju eiropija joniem (Eu³ +) balstīta molekulārā kristāla potenciālu izmantošanai optiskajās kvantu sistēmās.Viņi atklāja, ka šī Eu³ + molekulārā kristāla īpaši šaura līnijas platuma emisija nodrošina efektīvu mijiedarbību ar gaismu un tai ir svarīga vērtībakvantu komunikācijaun kvantu skaitļošana.
1. attēls. Kvantu komunikācija, kuras pamatā ir retzemju eiropija molekulārie kristāli
Kvantu stāvokļus var uzklāt, tāpēc kvantu informāciju var uzklāt.Viens kubits var vienlaikus attēlot dažādus dažādus stāvokļus no 0 līdz 1, ļaujot datus apstrādāt paralēli pa partijām.Tā rezultātā kvantu datoru skaitļošanas jauda pieaugs eksponenciāli, salīdzinot ar tradicionālajiem digitālajiem datoriem.Tomēr, lai veiktu skaitļošanas darbības, kubitu superpozīcijai ir jāspēj pastāvīgi pastāvēt kādu laiku.Kvantu mehānikā šis stabilitātes periods ir pazīstams kā koherences kalpošanas laiks.Sarežģītu molekulu kodola spini var sasniegt superpozīcijas stāvokļus ar ilgu sausu kalpošanas laiku, jo vides ietekme uz kodola spiniem tiek efektīvi aizsargāta.
Retzemju joni un molekulārie kristāli ir divas sistēmas, kas ir izmantotas kvantu tehnoloģijā.Retzemju joniem ir lieliskas optiskās un griešanās īpašības, taču tos ir grūti integrētoptiskās ierīces.Molekulāros kristālus ir vieglāk integrēt, taču ir grūti izveidot drošu savienojumu starp spinu un gaismu, jo emisijas joslas ir pārāk platas.
Šajā darbā izstrādātie retzemju molekulārie kristāli lieliski apvieno abu priekšrocības, jo lāzera ierosmē Eu³ + var izstarot fotonus, kas satur informāciju par kodola spinu.Izmantojot īpašus lāzera eksperimentus, var izveidot efektīvu optisko / kodolenerģijas griešanās saskarni.Pamatojoties uz to, pētnieki tālāk realizēja kodola spin līmeņa risināšanu, saskaņotu fotonu uzglabāšanu un pirmās kvantu operācijas izpildi.
Efektīvai kvantu skaitļošanai parasti ir nepieciešami vairāki sapinušies kubiti.Pētnieki pierādīja, ka Eu³ + iepriekšminētajos molekulārajos kristālos var panākt kvantu sapīšanu, izmantojot klaiņojošu elektriskā lauka savienojumu, tādējādi nodrošinot kvantu informācijas apstrādi.Tā kā molekulārie kristāli satur vairākus retzemju jonus, var sasniegt salīdzinoši augstu kubitu blīvumu.
Vēl viena kvantu skaitļošanas prasība ir atsevišķu kubitu adresējamība.Optiskās adresācijas tehnika šajā darbā var uzlabot lasīšanas ātrumu un novērst ķēdes signāla traucējumus.Salīdzinot ar iepriekšējiem pētījumiem, šajā darbā aprakstītā Eu³ + molekulāro kristālu optiskā koherence ir uzlabota aptuveni tūkstoš reižu, lai kodola spina stāvokļus varētu optiski manipulēt noteiktā veidā.
Optiskie signāli ir piemēroti arī liela attāluma kvantu informācijas izplatīšanai, lai savienotu kvantu datorus attālai kvantu saziņai.Varētu arī vairāk apsvērt jaunu Eu³ + molekulāro kristālu integrāciju fotoniskajā struktūrā, lai uzlabotu gaismas signālu.Šajā darbā retzemju molekulas tiek izmantotas kā kvantu interneta pamats, un tas sper svarīgu soli ceļā uz nākotnes kvantu komunikācijas arhitektūrām.
Izlikšanas laiks: Jan-02-2024