Квантната информатичка технологија е нова информатичка технологија базирана на квантна механика, која кодира, пресметува и пренесува физички информации содржани воквантен системРазвојот и примената на квантната информатичка технологија ќе нè одведе во „квантната ера“ и ќе оствари поголема работна ефикасност, побезбедни методи на комуникација и попрактичен и позелен начин на живот.
Ефикасноста на комуникацијата помеѓу квантните системи зависи од нивната способност да комуницираат со светлината. Сепак, многу е тешко да се најде материјал што може целосно да ги искористи квантните својства на оптиката.
Неодамна, истражувачки тим од Институтот за хемија во Париз и Технолошкиот институт Карлсруе заедно го демонстрираа потенцијалот на молекуларен кристал базиран на јони на ретки земјини европиум (Eu³ +) за примена во квантни оптички системи. Тие открија дека ултратесната емисија со ширина на линијата на овој молекуларен кристал Eu³ + овозможува ефикасна интеракција со светлината и има важна вредност воквантна комуникацијаи квантно пресметување.
Слика 1: Квантна комуникација базирана на молекуларни кристали од ретки земјини европиум
Квантните состојби можат да се суперпонираат, па затоа квантните информации можат да се суперпонираат. Еден кубит може истовремено да претставува различни состојби помеѓу 0 и 1, овозможувајќи податоците да се обработуваат паралелно во серии. Како резултат на тоа, компјутерската моќ на квантните компјутери ќе се зголеми експоненцијално во споредба со традиционалните дигитални компјутери. Сепак, за да се извршат компјутерски операции, суперпозицијата на кубитите мора да може да трае стабилно во одреден временски период. Во квантната механика, овој период на стабилност е познат како животен век на кохерентност. Нуклеарните спинови на комплексни молекули можат да постигнат состојби на суперпозиција со долги суви животи бидејќи влијанието на околината врз нуклеарните спинови е ефикасно заштитено.
Ретките земни јони и молекуларните кристали се два системи што се користат во квантната технологија. Ретките земни јони имаат одлични оптички и спински својства, но тешко се интегрираат во нив.оптички уредиМолекуларните кристали полесно се интегрираат, но тешко е да се воспостави сигурна врска помеѓу спинот и светлината бидејќи емисионите опсези се премногу широки.
Кристалите од ретки земјени молекули развиени во оваа работа уредно ги комбинираат предностите на обете, по тоа што, под ласерска ексцитација, Eu³+ може да емитува фотони што носат информации за нуклеарниот спин. Преку специфични ласерски експерименти, може да се генерира ефикасен оптички/нуклеарен спин интерфејс. Врз основа на ова, истражувачите дополнително реализираа адресирање на нивото на нуклеарниот спин, кохерентно складирање на фотони и извршување на првата квантна операција.
За ефикасно квантно пресметување, обично се потребни повеќе заплеткани кубити. Истражувачите покажаа дека Eu³+ во горенаведените молекуларни кристали може да постигне квантно заплеткување преку спојување на заскитано електрично поле, со што се овозможува обработка на квантни информации. Бидејќи молекуларните кристали содржат повеќе јони на ретки земји, може да се постигнат релативно високи густини на кубити.
Друг услов за квантно пресметување е адресирањето на поединечните кубити. Техниката на оптичко адресирање во оваа работа може да ја подобри брзината на читање и да спречи интерференција на сигналот на колото. Во споредба со претходните студии, оптичката кохерентност на молекуларните кристали Eu³ + објавена во оваа работа е подобрена за околу илјада пати, така што состојбите на нуклеарниот спин можат оптички да се манипулираат на специфичен начин.
Оптичките сигнали се исто така погодни за дистрибуција на квантни информации на долги растојанија за поврзување на квантни компјутери за далечинска квантна комуникација. Понатамошно разгледување може да се посвети на интеграцијата на нови молекуларни кристали Eu³+ во фотонската структура за подобрување на светлосниот сигнал. Оваа работа користи ретки земни молекули како основа за квантен интернет и прави важен чекор кон идните архитектури на квантна комуникација.
Време на објавување: 02 јануари 2024 година