Kuantum bilgi teknolojisi, kuantum mekaniğine dayanan, içerdiği fiziksel bilgileri kodlayan, hesaplayan ve ileten yeni bir bilgi teknolojisidir.kuantum sistemi. Kuantum bilgi teknolojisinin geliştirilmesi ve uygulanması bizi “kuantum çağına” taşıyacak ve daha yüksek iş verimliliği, daha güvenli iletişim yöntemleri ve daha kullanışlı ve yeşil bir yaşam tarzını gerçekleştirecektir.
Kuantum sistemleri arasındaki iletişimin verimliliği, ışıkla etkileşime girme yeteneklerine bağlıdır. Ancak optiğin kuantum özelliklerinden tam olarak yararlanabilecek bir malzeme bulmak çok zordur.
Son zamanlarda, Paris Kimya Enstitüsü ve Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü'ndeki bir araştırma ekibi, nadir toprak öropiyum iyonlarına (Eu³ +) dayanan bir moleküler kristalin kuantum optik sistemlerdeki uygulamalar için potansiyelini birlikte gösterdi. Bu Eu³ + moleküler kristalin ultra dar çizgi genişliği emisyonunun ışıkla verimli etkileşime olanak sağladığını ve önemli bir değere sahip olduğunu buldular.kuantum iletişimive kuantum hesaplama.
Şekil 1: Nadir toprak europium moleküler kristallerine dayalı kuantum iletişimi
Kuantum durumları üst üste bindirilebilir, dolayısıyla kuantum bilgisi üst üste bindirilebilir. Tek bir kübit aynı anda 0 ile 1 arasındaki çeşitli farklı durumları temsil edebilir ve verilerin gruplar halinde paralel olarak işlenmesine olanak tanır. Sonuç olarak kuantum bilgisayarların bilgi işlem gücü, geleneksel dijital bilgisayarlara kıyasla katlanarak artacak. Ancak hesaplamalı işlemlerin gerçekleştirilebilmesi için kübitlerin üst üste binmesinin bir süre boyunca istikrarlı bir şekilde devam edebilmesi gerekiyor. Kuantum mekaniğinde bu kararlılık süresi tutarlılık ömrü olarak bilinir. Çevrenin nükleer dönüşler üzerindeki etkisi etkili bir şekilde korunduğundan, karmaşık moleküllerin nükleer dönüşleri, uzun kuru yaşam süreleri ile süperpozisyon durumlarına ulaşabilir.
Nadir toprak iyonları ve moleküler kristaller kuantum teknolojisinde kullanılan iki sistemdir. Nadir toprak iyonları mükemmel optik ve dönme özelliklerine sahiptir ancak bunların entegre edilmesi zordur.optik cihazlar. Moleküler kristallerin entegrasyonu daha kolaydır ancak emisyon bantları çok geniş olduğundan spin ve ışık arasında güvenilir bir bağlantı kurmak zordur.
Bu çalışmada geliştirilen nadir toprak moleküler kristalleri, lazer uyarımı altında Eu³ +'nın nükleer dönüş hakkında bilgi taşıyan fotonlar yayabilmesi açısından her ikisinin avantajlarını düzgün bir şekilde birleştiriyor. Spesifik lazer deneyleri yoluyla verimli bir optik/nükleer spin arayüzü oluşturulabilir. Araştırmacılar bu temelde nükleer spin seviyesi adreslemeyi, fotonların tutarlı depolanmasını ve ilk kuantum operasyonunun yürütülmesini de gerçekleştirdiler.
Verimli kuantum hesaplama için genellikle birden fazla dolaşmış kübit gerekir. Araştırmacılar, yukarıdaki moleküler kristallerdeki Eu³+'nin başıboş elektrik alanı eşleşmesi yoluyla kuantum dolaşıklığı elde edebildiğini ve böylece kuantum bilgi işlemeyi mümkün kıldığını gösterdi. Moleküler kristaller birden fazla nadir toprak iyonu içerdiğinden nispeten yüksek kübit yoğunlukları elde edilebilir.
Kuantum hesaplamanın bir diğer şartı da bireysel kübitlerin adreslenebilirliğidir. Bu çalışmadaki optik adresleme tekniği okuma hızını artırabilir ve devre sinyalinin girişimini önleyebilir. Önceki çalışmalarla karşılaştırıldığında, bu çalışmada bildirilen Eu³ + moleküler kristallerin optik tutarlılığı yaklaşık bin kat artırılmıştır, böylece nükleer dönüş durumları optik olarak belirli bir şekilde manipüle edilebilir.
Optik sinyaller aynı zamanda uzak kuantum iletişimi için kuantum bilgisayarlarını bağlamak amacıyla uzun mesafeli kuantum bilgi dağıtımına da uygundur. Işıklı sinyali geliştirmek için yeni Eu³ + moleküler kristallerin fotonik yapıya entegrasyonuna daha fazla önem verilebilir. Bu çalışma, kuantum İnternet'in temeli olarak nadir toprak moleküllerini kullanıyor ve gelecekteki kuantum iletişim mimarilerine doğru önemli bir adım atıyor.
Gönderim zamanı: Ocak-02-2024