Квантавая інфармацыйная тэхналогія — гэта новая інфармацыйная тэхналогія, заснаваная на квантавай механіцы, якая кадуе, вылічвае і перадае фізічную інфармацыю, якая змяшчаецца ўквантавая сістэмаРазвіццё і прымяненне квантавых інфармацыйных тэхналогій прывядзе нас у «квантавы век» і дазволіць дасягнуць больш высокай эфектыўнасці працы, больш бяспечных метадаў сувязі і больш зручнага і зялёнага ладу жыцця.
Эфектыўнасць сувязі паміж квантавымі сістэмамі залежыць ад іх здольнасці ўзаемадзейнічаць са святлом. Аднак вельмі цяжка знайсці матэрыял, які можа ў поўнай меры скарыстацца квантавымі ўласцівасцямі аптыкі.
Нядаўна даследчая група з Інстытута хіміі ў Парыжы і Карлсруэскага тэхналагічнага інстытута сумесна прадэманстравала патэнцыял малекулярнага крышталя на аснове іонаў рэдказямельных еўропію (Eu³+) для прымянення ў квантавых сістэмах оптыкі. Яны выявілі, што ультравузкая шырыня лініі выпраменьвання гэтага малекулярнага крышталя Eu³+ дазваляе эфектыўна ўзаемадзейнічаць са святлом і мае важнае значэнне ў...квантавая камунікацыяі квантавыя вылічэнні.
Малюнак 1: Квантавая камунікацыя на аснове малекулярных крышталяў рэдказямельных элементаў еўропію
Квантавыя станы могуць накладвацца адзін на аднаго, таму можна накладваць квантавую інфармацыю. Адзін кубіт можа адначасова прадстаўляць розныя станы паміж 0 і 1, што дазваляе апрацоўваць дадзеныя паралельна пакетна. У выніку вылічальная магутнасць квантавых кампутараў будзе павялічвацца ў геаметрычнай прагрэсіі ў параўнанні з традыцыйнымі лічбавымі кампутарамі. Аднак, каб выконваць вылічальныя аперацыі, суперпазіцыя кубітаў павінна мець магчымасць стабільна захоўвацца на працягу пэўнага перыяду часу. У квантавай механіцы гэты перыяд стабільнасці вядомы як час жыцця кагерэнтнасці. Ядзерныя спіны складаных малекул могуць дасягаць станаў суперпазіцыі з доўгім сухім часам жыцця, таму што ўплыў асяроддзя на ядзерныя спіны эфектыўна экрануецца.
Іоны рэдказямельных элементаў і малекулярныя крышталі — гэта дзве сістэмы, якія выкарыстоўваюцца ў квантавай тэхналогіі. Іоны рэдказямельных элементаў валодаюць выдатнымі аптычнымі і спінавымі ўласцівасцямі, але іх цяжка інтэграваць у...аптычныя прыладыМалекулярныя крышталі лягчэй інтэграваць, але цяжка ўсталяваць надзейную сувязь паміж спінам і святлом, таму што паласы выпраменьвання занадта шырокія.
Малекулярныя крышталі рэдказямельных элементаў, распрацаваныя ў гэтай працы, акуратна спалучаюць перавагі абодвух, бо пад уздзеяннем лазера Eu³+ можа выпраменьваць фатоны, якія нясуць інфармацыю аб спіне ядра. Дзякуючы спецыяльным лазерным эксперыментам можна стварыць эфектыўны інтэрфейс аптычнага/ядзернага спіна. На гэтай аснове даследчыкі далей рэалізавалі адрасацыю ўзроўняў спіна ядра, кагерэнтнае захоўванне фатонаў і выкананне першай квантавай аперацыі.
Для эфектыўных квантавых вылічэнняў звычайна патрабуецца некалькі заблытаных кубітаў. Даследчыкі паказалі, што Eu³+ у вышэйзгаданых малекулярных крышталях можа дасягнуць квантавай заблытанасці праз сувязь рассеянага электрычнага поля, што дазваляе апрацоўваць квантавую інфармацыю. Паколькі малекулярныя крышталі ўтрымліваюць некалькі іонаў рэдказямельных элементаў, можна дасягнуць адносна высокай шчыльнасці кубітаў.
Яшчэ адным патрабаваннем для квантавых вылічэнняў з'яўляецца адрасаванасць асобных кубітаў. Аптычная тэхніка адрасацыі, выкарыстаная ў гэтай працы, можа палепшыць хуткасць чытання і прадухіліць перашкоды сігналу схемы. У параўнанні з папярэднімі даследаваннямі, аптычная кагерэнтнасць малекулярных крышталяў Eu³+, пра якую паведамляецца ў гэтай працы, палепшана прыкладна ў тысячу разоў, так што спінавыя станы ядра можна аптычна маніпуляваць пэўным чынам.
Аптычныя сігналы таксама падыходзяць для распаўсюджвання квантавай інфармацыі на вялікія адлегласці, каб злучаць квантавыя кампутары для дыстанцыйнай квантавай сувязі. Далейшае разгляд можа быць нададзена інтэграцыі новых малекулярных крышталяў Eu³+ у фатонную структуру для ўзмацнення светлавога сігналу. У гэтай працы малекулы рэдказямельных элементаў выкарыстоўваюцца ў якасці асновы для квантавага Інтэрнэту і робіцца важны крок на шляху да будучых архітэктур квантавай сувязі.
Час публікацыі: 02 студзеня 2024 г.