A Quantum Information Technology egy új információs technológia, amely a kvantummechanikán alapul, amely a benne található fizikai információkat kódolja, kiszámítja és továbbítjakvantumrendszer- A kvantuminformációs technológia fejlesztése és alkalmazása a „kvantumkorba” vezet bennünket, és magasabb munkahatékonyságot, biztonságosabb kommunikációs módszereket, valamint kényelmesebb és zöld életmódot valósít meg.
A kvantumrendszerek közötti kommunikáció hatékonysága attól függ, hogy képesek -e kölcsönhatásba lépni a fényvel. Ugyanakkor nagyon nehéz olyan anyagot találni, amely teljes mértékben kihasználhatja az optikai kvantum tulajdonságait.
A közelmúltban a párizsi Kémiai Intézet és a Karlsruhe Technológiai Intézet kutatócsoportja együtt mutatta be a ritkaföldfémi Europium ionokon (EU³ +) alapú molekuláris kristály lehetőségeit az optikai kvantumrendszerekben alkalmazott alkalmazásokhoz. Megállapították, hogy ennek az EU venni + molekuláris kristálynak az ultra-narrow vonalszélesség-kibocsátása lehetővé teszi a hatékony interakciót a fényzel, és fontos értékkel rendelkezikkvantumkommunikációés kvantumszámítás.
1. ábra: Kvantumkommunikáció a ritkaföldfémek Europium molekuláris kristályai alapján
A kvantumállapotok egymásra helyezhetők, így a kvantuminformációk egymásra helyezhetők. Egyetlen Quit egyidejűleg különféle állapotokat képviselhet 0 és 1 között, lehetővé téve az adatok párhuzamos feldolgozását a tételekben. Ennek eredményeként a kvantumszámítógépek számítási ereje exponenciálisan növekszik a hagyományos digitális számítógépekhez képest. A számítási műveletek elvégzéséhez azonban a kvitek szuperpozíciójának képesnek kell lennie arra, hogy egy ideig folyamatosan fennmaradjon. A kvantummechanikában ezt a stabilitási periódust a koherencia élettartama néven ismerték. A komplex molekulák nukleáris forgásai hosszú, száraz élettartamú szuperpozíciós állapotokat érhetnek el, mivel a környezetnek a nukleáris pörgetésekre gyakorolt hatása hatékonyan árnyékolódik.
A ritkaföldfém -ionok és a molekuláris kristályok két olyan rendszer, amelyet a kvantumtechnikában használtak. A ritkaföldfém ionok kiváló optikai és centrifugálási tulajdonságokkal rendelkeznek, de nehéz integrálnioptikai eszközök- A molekuláris kristályokat könnyebben integrálhatjuk, de nehéz megbízható kapcsolatot létesíteni a spin és a fény között, mivel a kibocsátási sávok túl szélesek.
Az ebben a munkában kifejlesztett ritkaföldfémi molekuláris kristályok szépen kombinálják mindkettő előnyeit, mivel a lézer gerjesztés mellett az EU³ + fotonokat bocsáthat ki, amelyek információt hordoznak a nukleáris spinről. Konkrét lézerkísérletek révén hatékony optikai/nukleáris centrifugálási felületet lehet létrehozni. Ennek alapján a kutatók tovább realizálták a nukleáris centrifugálási szintet, a fotonok koherens tárolását és az első kvantumművelet végrehajtását.
A hatékony kvantumszámításhoz általában több összefonódott kvitre van szükség. A kutatók bebizonyították, hogy a fenti molekuláris kristályokban az EU³ + kvantum -összecsapást érhet el a kóbor elektromos mező kapcsolásán keresztül, ezáltal lehetővé téve a kvantuminformációk feldolgozását. Mivel a molekuláris kristályok több ritkaföldfém -ionot tartalmaznak, viszonylag magas kkv -sűrűség érhető el.
A kvantumszámítás másik követelménye az egyes kvitek kezelhetősége. Az optikai címzési technika ebben a munkában javíthatja az olvasási sebességet és megakadályozhatja az áramköri jel interferenciáját. A korábbi vizsgálatokhoz képest az EU³ + molekuláris kristályok optikai koherenciája ebben a munkában körülbelül ezerszer javul, így a nukleáris spinállapotok optikailag meghatározott módon manipulálhatók.
Az optikai jelek szintén alkalmasak a távolsági kvantuminformációk eloszlására, hogy a kvantumszámítógépeket összekapcsolják a távoli kvantumkommunikációhoz. További figyelembe vehetjük az új EU³ + molekuláris kristályok integrálását a fotonikus szerkezetbe, hogy javítsák a fényjelet. Ez a munka a ritkaföldfémek molekuláit használja a kvantum -internet alapjául, és fontos lépést tesz a jövőbeli kvantumkommunikációs architektúrák felé.
A postai idő: január-02-2024