Kuantum bilgi teknolojisi, kuantum mekaniğine dayanan, fiziksel bilgiyi kodlayan, hesaplayan ve ileten yeni bir bilgi teknolojisidir.kuantum sistemiKuantum bilişim teknolojisinin geliştirilmesi ve uygulanması bizi “kuantum çağına” taşıyacak, daha yüksek iş verimliliği, daha güvenli iletişim yöntemleri, daha rahat ve çevre dostu bir yaşam tarzı sağlayacaktır.
Kuantum sistemleri arasındaki iletişimin verimliliği, ışıkla etkileşime girme yeteneklerine bağlıdır. Ancak, optiklerin kuantum özelliklerinden tam olarak yararlanabilen bir malzeme bulmak çok zordur.
Son zamanlarda, Paris Kimya Enstitüsü ve Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü'ndeki bir araştırma ekibi, optik kuantum sistemlerindeki uygulamalar için nadir toprak europiyum iyonlarına (Eu³ +) dayalı bir moleküler kristalin potansiyelini birlikte gösterdi. Bu Eu³ + moleküler kristalin ultra dar hat genişliği emisyonunun ışıkla verimli etkileşime olanak sağladığını ve önemli bir değere sahip olduğunu buldular.kuantum iletişimive kuantum hesaplama.
Şekil 1: Nadir toprak europiyum moleküler kristallerine dayalı kuantum iletişimi
Kuantum durumları üst üste bindirilebilir, bu nedenle kuantum bilgileri üst üste bindirilebilir. Tek bir kübit, 0 ile 1 arasındaki çeşitli farklı durumları aynı anda temsil edebilir ve verilerin gruplar halinde paralel olarak işlenmesine olanak tanır. Sonuç olarak, kuantum bilgisayarların hesaplama gücü geleneksel dijital bilgisayarlara kıyasla üssel olarak artacaktır. Ancak, hesaplama işlemlerini gerçekleştirmek için kübitlerin üst üste binmesi belirli bir süre boyunca sabit kalabilmelidir. Kuantum mekaniğinde, bu kararlılık süresi tutarlılık ömrü olarak bilinir. Karmaşık moleküllerin nükleer spinleri, çevrenin nükleer spinler üzerindeki etkisi etkili bir şekilde engellendiği için uzun kuru ömürlere sahip süperpozisyon durumlarına ulaşabilir.
Nadir toprak iyonları ve moleküler kristaller, kuantum teknolojisinde kullanılan iki sistemdir. Nadir toprak iyonları mükemmel optik ve spin özelliklerine sahiptir, ancak bunların entegre edilmesi zorduroptik cihazlarMoleküler kristallerin entegrasyonu daha kolaydır, ancak spin ve ışık arasında güvenilir bir bağlantı kurmak zordur çünkü emisyon bantları çok geniştir.
Bu çalışmada geliştirilen nadir toprak moleküler kristalleri, lazer uyarımı altında Eu³+'nın nükleer spin hakkında bilgi taşıyan fotonlar yayabilmesi bakımından her ikisinin de avantajlarını düzgün bir şekilde birleştirir. Belirli lazer deneyleri aracılığıyla, verimli bir optik/nükleer spin arayüzü oluşturulabilir. Bu temelde, araştırmacılar nükleer spin seviyesi adreslemesini, fotonların tutarlı depolanmasını ve ilk kuantum işleminin yürütülmesini daha da gerçekleştirdiler.
Verimli kuantum hesaplama için genellikle birden fazla dolanık kübit gerekir. Araştırmacılar, yukarıdaki moleküler kristallerdeki Eu³+'nın başıboş elektrik alanı kuplajı yoluyla kuantum dolanıklığı elde edebileceğini ve böylece kuantum bilgi işlemeyi mümkün kılabileceğini gösterdi. Moleküler kristaller birden fazla nadir toprak iyonu içerdiğinden, nispeten yüksek kübit yoğunlukları elde edilebilir.
Kuantum hesaplama için bir diğer gereklilik, bireysel kübitlerin adreslenebilirliğidir. Bu çalışmadaki optik adresleme tekniği okuma hızını iyileştirebilir ve devre sinyalinin karışmasını önleyebilir. Bu çalışmada bildirilen Eu³+ moleküler kristallerinin optik tutarlılığı, önceki çalışmalarla karşılaştırıldığında yaklaşık bin kat iyileştirilmiştir, böylece nükleer spin durumları belirli bir şekilde optik olarak manipüle edilebilir.
Optik sinyaller, uzak kuantum iletişimi için kuantum bilgisayarlarını bağlamak üzere uzun mesafeli kuantum bilgi dağıtımı için de uygundur. Işıklı sinyali geliştirmek için fotonik yapıya yeni Eu³ + moleküler kristallerinin entegre edilmesi daha fazla düşünülebilir. Bu çalışma, kuantum İnternet için temel olarak nadir toprak moleküllerini kullanır ve gelecekteki kuantum iletişim mimarilerine doğru önemli bir adım atar.
Gönderi zamanı: 02-Oca-2024