Informazio kuantikoen teknologia mekanika kuantikoan oinarritutako informazio-teknologia berri bat da, non edukian dagoen informazio fisikoa kodetzen, kalkulatzen eta transmititzen den.sistema kuantikoaInformazio kuantikoaren teknologiaren garapenak eta aplikazioak “aro kuantikoaren” barruan sartuko gaitu, eta lan-eraginkortasun handiagoa, komunikazio-metodo seguruagoak eta bizimodu erosoagoa eta ekologikoagoa lortuko ditugu.
Sistema kuantikoen arteko komunikazioaren eraginkortasuna argiarekin elkarreragiteko duten gaitasunaren araberakoa da. Hala ere, oso zaila da optikaren propietate kuantikoak guztiz aprobetxatu ditzakeen material bat aurkitzea.
Duela gutxi, Parisko Kimika Institutuko eta Karlsruheko Teknologia Institutuko ikerketa-talde batek elkarrekin frogatu zuten europio ioi arraroetan (Eu³ +) oinarritutako kristal molekular baten potentziala sistema optiko kuantikoetan aplikatzeko. Aurkitu zuten Eu³ + kristal molekular honen lerro-zabalera ultraestuak argiarekin elkarreragin eraginkorra ahalbidetzen duela eta balio garrantzitsua duela.komunikazio kuantikoaeta konputazio kuantikoa.
1. irudia: Komunikazio kuantikoa europio kristal molekular arraroetan oinarrituta
Egoera kuantikoak gainjarri daitezke, beraz, informazio kuantikoa gainjarri daiteke. Qubit bakar batek 0 eta 1 arteko hainbat egoera desberdin irudika ditzake aldi berean, datuak paraleloan prozesatzeko aukera emanez, multzoka. Ondorioz, ordenagailu kuantikoen kalkulu-ahalmena esponentzialki handituko da ordenagailu digital tradizionalekin alderatuta. Hala ere, kalkulu-eragiketak egiteko, qubiten gainjartzea denbora-tarte batez etengabe iraun behar du. Mekanika kuantikoan, egonkortasun-aldi horri koherentzia-bizitza deitzen zaio. Molekula konplexuen spin nuklearrek gainjartze-egoerak lor ditzakete bizitza lehor luzeekin, inguruneak spin nuklearretan duen eragina eraginkortasunez babesten baita.
Lur arraroen ioiak eta kristal molekularrak teknologia kuantikoan erabili izan diren bi sistema dira. Lur arraroen ioiak propietate optiko eta spin propietate bikainak dituzte, baina zailak dira integratzen.gailu optikoakKristal molekularrak errazago integratzen dira, baina zaila da spinaren eta argiaren arteko lotura fidagarria ezartzea, emisio-bandak zabalegiak direlako.
Lan honetan garatutako lur arraroen kristal molekularrek bi elementuen abantailak ederki konbinatzen dituzte, laser kitzikapenaren pean Eu³ + -k spin nuklearrari buruzko informazioa daramaten fotoiak igor ditzakeelako. Laser esperimentu espezifikoen bidez, interfaze optiko/spin nuklear eraginkor bat sor daiteke. Oinarri honetan oinarrituta, ikertzaileek spin nuklear mailaren helbideratzea, fotoien biltegiratze koherentea eta lehen eragiketa kuantikoaren exekuzioa lortu zituzten.
Konputazio kuantiko eraginkorra lortzeko, normalean qubit korapilatu anitz behar dira. Ikertzaileek frogatu zuten goiko kristal molekularretan dauden Eu³ + -ek korapilatze kuantikoa lor dezakeela eremu elektriko galduen akoplamenduaren bidez, eta horrela informazio kuantikoa prozesatzea ahalbidetzen duela. Kristal molekularrek lur arraroen ioi anitz dituztenez, qubit dentsitate nahiko altuak lor daitezke.
Konputazio kuantikoaren beste baldintza bat qubit indibidualen helbideragarritasuna da. Lan honetako helbideratze optikoaren teknikak irakurketa-abiadura hobetu eta zirkuituaren seinalearen interferentziak saihestu ditzake. Aurreko ikerketekin alderatuta, lan honetan jakinarazitako Eu³ + kristal molekularren koherentzia optikoa mila aldiz hobetu da, eta, beraz, spin nuklearraren egoerak modu espezifiko batean manipulatu daitezke optikoki.
Seinale optikoak egokiak dira informazio kuantikoa urrutitik banatzeko, ordenagailu kuantikoak urruneko komunikazio kuantikorako konektatzeko. Kontuan hartu beharko litzateke Eu³ + kristal molekular berriak egitura fotonikoan integratzea, seinale argitsua hobetzeko. Lan honek lur arraroetako molekulak erabiltzen ditu Internet kuantikoaren oinarri gisa, eta urrats garrantzitsua ematen du etorkizuneko komunikazio kuantikoen arkitekturetarako.
Argitaratze data: 2024ko urtarrilaren 2a