Kwantuminligtingstegnologie is 'n nuwe inligtingstegnologie gebaseer op kwantummeganika, wat die fisiese inligting vervat inkwantumstelsel.Die ontwikkeling en toepassing van kwantuminligtingstegnologie sal ons in die "kwantum-era" bring, en groter werkdoeltreffendheid, veiliger kommunikasiemetodes en geriefliker en groener leefstyl realiseer.
Die doeltreffendheid van kommunikasie tussen kwantumstelsels hang af van hul vermoë om met lig in wisselwerking te tree.Dit is egter baie moeilik om 'n materiaal te vind wat volle voordeel kan trek uit die kwantum eienskappe van optiese.
Onlangs het 'n navorsingspan by die Instituut vir Chemie in Parys en die Karlsruhe Instituut vir Tegnologie saam die potensiaal getoon van 'n molekulêre kristal gebaseer op seldsame aarde europium-ione (Eu³ +) vir toepassings in kwantumstelsels van opties.Hulle het gevind dat die ultra-smal lynwydte-emissie van hierdie Eu³ + molekulêre kristal doeltreffende interaksie met lig moontlik maak en belangrike waarde het inkwantum kommunikasieen kwantumberekening.
Figuur 1: Kwantumkommunikasie gebaseer op seldsame aarde europium molekulêre kristalle
Kwantumtoestande kan gesuperponeer word, dus kan kwantuminligting gesuperponeer word.'n Enkele kwbit kan gelyktydig 'n verskeidenheid verskillende toestande tussen 0 en 1 verteenwoordig, wat toelaat dat data parallel in bondels verwerk kan word.As gevolg hiervan sal die rekenkrag van kwantumrekenaars eksponensieel toeneem in vergelyking met tradisionele digitale rekenaars.Om rekenaarbewerkings uit te voer, moet die superposisie van kwbits egter vir 'n tydperk konstant kan voortduur.In kwantummeganika staan hierdie tydperk van stabiliteit bekend as die samehangslewe.Die kernspin van komplekse molekules kan superposisietoestande met lang droë lewenstye bereik omdat die invloed van die omgewing op kernspin doeltreffend afgeskerm word.
Skaars aard-ione en molekulêre kristalle is twee stelsels wat in kwantumtegnologie gebruik is.Skaars aard-ione het uitstekende optiese en spin-eienskappe, maar dit is moeilik om daarin geïntegreer te wordoptiese toestelle.Molekulêre 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 aarde molekulêre kristalle wat in hierdie werk ontwikkel is, kombineer die voordele van beide netjies deurdat Eu³ + onder laseropwekking fotone kan uitstraal wat inligting oor kernspin dra.Deur spesifieke laser-eksperimente kan 'n doeltreffende optiese/kernspin-koppelvlak gegenereer word.Op hierdie basis het die navorsers verder besef kernspinvlakadressering, samehangende berging van fotone en die uitvoering van die eerste kwantumoperasie.
Vir doeltreffende kwantumberekening word veelvuldige verstrengelde qubits gewoonlik vereis.Die navorsers het gedemonstreer dat Eu³ + in die bogenoemde molekulêre kristalle kwantumverstrengeling kan bewerkstellig deur middel van verdwaalde elektriese veldkoppeling, en sodoende kwantuminligtingverwerking moontlik maak.Omdat die molekulêre kristalle veelvuldige seldsame aardione bevat, kan relatief hoë kwbit-digthede bereik word.
Nog 'n vereiste vir kwantumberekening is die adresseerbaarheid van individuele kwantumbits.Die optiese adresseringstegniek in hierdie werk kan die leesspoed verbeter en die steuring van die stroombaansein voorkom.In vergelyking met vorige studies, is die optiese samehang van Eu³ + molekulêre kristalle wat in hierdie werk gerapporteer word met ongeveer duisendvoudig verbeter, sodat die kernspintoestande opties op 'n spesifieke manier gemanipuleer kan word.
Optiese seine is ook geskik vir langafstand-kwantuminligtingverspreiding om kwantumrekenaars vir afgeleë kwantumkommunikasie te verbind.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 kwantum-internet, en neem 'n belangrike stap in die rigting van toekomstige kwantumkommunikasie-argitekture.
Postyd: Jan-02-2024