Kwantuminligtingstegnologie is 'n nuwe inligtingstegnologie gebaseer op kwantummeganika, wat die fisiese inligting wat daarin vervat is, kodeer, bereken en oordra.kwantumstelselDie ontwikkeling en toepassing van kwantuminligtingstegnologie sal ons na die "kwantum-era" bring, en hoër werksdoeltreffendheid, veiliger kommunikasiemetodes en 'n geriefliker en groener leefstyl verwesenlik.
Die doeltreffendheid van kommunikasie tussen kwantumstelsels hang af van hul vermoë om met lig te kommunikeer. Dit is egter baie moeilik om 'n materiaal te vind wat die kwantumeienskappe van optika ten volle kan benut.
Onlangs het 'n navorsingspan by die Instituut vir Chemie in Parys en die Karlsruhe Instituut vir Tegnologie saam die potensiaal van 'n molekulêre kristal gebaseer op seldsame aard-europiumione (Eu³+) vir toepassings in kwantumstelsels van optika gedemonstreer. Hulle het bevind dat die ultra-smal lynwydte-emissie van hierdie Eu³+ molekulêre kristal doeltreffende interaksie met lig moontlik maak en belangrike waarde het inkwantumkommunikasieen kwantumrekenaars.
Figuur 1: Kwantumkommunikasie gebaseer op seldsame aard-europium molekulêre kristalle
Kwantumtoestande kan gesuperponeer word, so kwantuminligting kan gesuperponeer word. 'n Enkele kwbit kan gelyktydig 'n verskeidenheid verskillende toestande tussen 0 en 1 verteenwoordig, wat data parallel in bondels verwerk kan word. Gevolglik sal die rekenaarkrag van kwantumrekenaars eksponensieel toeneem in vergelyking met tradisionele digitale rekenaars. Om berekeningsbewerkings uit te voer, moet die superposisie van kwbitte egter vir 'n tydperk bestendig kan voortduur. In kwantummeganika staan hierdie periode van stabiliteit bekend as die koherensieleeftyd. Die kernspins van komplekse molekules kan superposisietoestande met lang droë leeftye bereik omdat die invloed van die omgewing op kernspins effektief afgeskerm word.
Seldsame aardione en molekulêre kristalle is twee stelsels wat in kwantumtegnologie gebruik is. Seldsame aardione het uitstekende optiese en spin-eienskappe, maar hulle is moeilik om te integreer inoptiese toestelleMolekulêre kristalle is makliker om te integreer, maar dit is moeilik om 'n betroubare verband tussen spin en lig te vestig omdat die emissiebande te wyd is.
Die seldsame aardmolekulêre kristalle wat in hierdie werk ontwikkel is, kombineer die voordele van beide netjies deurdat Eu³+, onder laser-opwekking, fotone kan uitstraal wat inligting oor kernspin dra. Deur spesifieke laser-eksperimente kan 'n doeltreffende optiese/kernspin-koppelvlak gegenereer word. Op grond hiervan het die navorsers verder kernspinvlak-adressering, koherente berging van fotone en die uitvoering van die eerste kwantumbewerking gerealiseer.
Vir doeltreffende kwantumberekening word gewoonlik veelvuldige verstrengelde kwbitte benodig. Die navorsers het gedemonstreer dat Eu³+ in die bogenoemde molekulêre kristalle kwantumverstrengeling kan bereik deur verdwaalde elektriese veldkoppeling, wat sodoende kwantuminligtingverwerking moontlik maak. Omdat die molekulêre kristalle veelvuldige seldsame aardione bevat, kan relatief hoë kwbitdigthede bereik word.
Nog 'n vereiste vir kwantumrekenaars is die adresseerbaarheid van individuele kwobisse. Die optiese adresseringstegniek in hierdie werk kan die leesspoed verbeter en die interferensie van die stroombaansein voorkom. In vergelyking met vorige studies, is die optiese koherensie van Eu³+ molekulêre kristalle wat in hierdie werk gerapporteer word, met ongeveer 'n duisendvoudig verbeter, sodat die kernspintoestande op 'n spesifieke manier opties gemanipuleer kan word.
Optiese seine is ook geskik vir langafstand-kwantuminligtingverspreiding om kwantumrekenaars te verbind vir afstand-kwantumkommunikasie. Verdere oorweging kan gegee word aan die integrasie van nuwe Eu³+ molekulêre kristalle in die fotoniese struktuur om die ligsein te verbeter. Hierdie werk gebruik seldsame aardmolekules as die basis vir kwantuminternet en neem 'n belangrike stap in die rigting van toekomstige kwantumkommunikasieargitekture.
Plasingstyd: Jan-02-2024