Quantum Information Technology - гэта новая інфармацыйная тэхналогія, заснаваная на квантавай механіцы, якая кадуе, вылічвае і перадае фізічную інфармацыю, якая змяшчаецца ўквантавая сістэма. Распрацоўка і прымяненне квантавых інфармацыйных тэхналогій прывядуць нас да "квантавага ўзросту" і рэалізуюць больш высокую эфектыўнасць працы, больш бяспечныя метады зносін і больш зручны і зялёны лад жыцця.
Эфектыўнасць зносін паміж квантавымі сістэмамі залежыць ад іх здольнасці ўзаемадзейнічаць са святлом. Аднак вельмі цяжка знайсці матэрыял, які можа ў поўнай меры скарыстацца квантавымі ўласцівасцямі аптычнага.
Нядаўна навукова -даследчая група Інстытута хіміі ў Парыжы і Карлсруэ тэхналагічны інстытут разам прадэманстравала патэнцыял малекулярнага крышталя, заснаванага на іёнах рэдкай зямлі Еўрапея (EU³ +) для прымянення ў квантавых сістэмах аптычнага. Яны выявілі, што выкід ультра-выкладзенай лініі гэтага эў-³ + малекулярны крышталь дазваляе эфектыўна ўзаемадзейнічаць са святлом і мае важнае значэнне ўквантавая сувязьі квантавыя вылічэнні.
Малюнак 1: Квантовая сувязь, заснаваная на рэдкіх малекулярных крышталях Еўропы
Квантовыя стану могуць быць накладзены, таму квантавая інфармацыя можа быць накладзена. Адзін кубіт можа адначасова прадстаўляць розныя стану паміж 0 і 1, што дазваляе апрацоўваць дадзеныя паралельна ў партыях. У выніку вылічальная магутнасць квантавых кампутараў павялічыцца ў геаметрычнай прагрэсіі ў параўнанні з традыцыйнымі лічбавымі кампутарамі. Аднак для выканання вылічальных аперацый суперпазіцыя кубітаў павінна мець магчымасць пастаянна захоўвацца на працягу пэўнага перыяду часу. У квантавай механіцы гэты перыяд стабільнасці вядомы як жыццё ўзгодненасці. Ядзерныя спіны складаных малекул могуць дасягнуць стану суперпазіцыі з працяглым тэрмінам жыцця, паколькі ўплыў навакольнага асяроддзя на ядзерныя спіны эфектыўна абаронены.
Іёны рэдкіх Зямлі і малекулярныя крышталі - гэта дзве сістэмы, якія выкарыстоўваюцца ў квантавых тэхналогіях. Іёны рэдкіх Зямлі валодаюць выдатнымі аптычнымі і спінавымі ўласцівасцямі, але іх цяжка інтэграваць уАптычныя прылады. Малекулярныя крышталі прасцей інтэгравацца, але цяжка ўсталяваць надзейную сувязь паміж спінам і святлом, паколькі паласы выкідаў занадта шырокія.
Малекулярныя крышталі рэдкіх Зямлі, распрацаваныя ў гэтай працы, акуратна спалучаюць перавагі абодвух у тым, што пры лазерным узбуджэнні EU³ + могуць выпраменьваць фатоны, якія пераносяць інфармацыю пра ядзерную спіну. Дзякуючы пэўным лазерным эксперыментам можна стварыць эфектыўны аптычны/ядзерны спінавы інтэрфейс. Зыходзячы з гэтага, даследчыкі дадаткова рэалізавалі вырашэнне ўзроўню ядзернага спіна, узгодненае захоўванне фатонаў і выкананне першай квантавай аперацыі.
Для эфектыўных квантавых вылічэнняў звычайна патрабуецца некалькі заблытаных кубітаў. Даследчыкі прадэманстравалі, што EU³ + у вышэйзгаданых малекулярных крышталях можа дасягнуць квантавага заблытанасці за кошт бяздомнага электрычнага поля, што дазваляе перапрацоўваць квантавую інфармацыю. Паколькі малекулярныя крышталі ўтрымліваюць некалькі іёнаў рэдкай зямлі, можна дасягнуць адносна высокай шчыльнасці кубітаў.
Яшчэ адно патрабаванне да квантавых вылічэнняў - гэта адрасаванасць асобных кубітаў. Тэхніка аптычнага адрасавання ў гэтай працы можа палепшыць хуткасць чытання і прадухіліць умяшанне сігналу ланцуга. У параўнанні з папярэднімі даследаваннямі, аптычная кагерэнтнасць малекулярных крышталяў EU³ +, пра якія паведамлялася ў гэтай працы, паляпшаецца прыблізна ў тысячу разоў, так што ядзерныя спінавыя стану можна аптычна маніпуляваць пэўным чынам.
Аптычныя сігналы таксама падыходзяць для размеркавання квантавага інфармацыі на далёкія адлегласці для падлучэння квантавых кампутараў для аддаленай квантавай сувязі. Далейшае разгляд можа быць улічаны на інтэграцыю новых малекулярных крышталяў EU³ + у фатонную структуру для павышэння святлівага сігналу. У гэтай працы выкарыстоўваюцца малекулы рэдкіх Зямлі ў якасці асновы для квантавага Інтэрнэту і робяць важны крок да будучых квантавых архітэктур.
Час паведамлення: студзень-02-2024