Kvant infotehnoloogia on uus infotehnoloogia, mis põhineb kvantmehaanikal, mis kodeerib, arvutab ja edastab aastal sisalduvat füüsilist teavetkvantsüsteem. Kvant infotehnoloogia väljatöötamine ja rakendamine viib meid „kvantiajasse” ning realiseerivad suuremat töötõhusust, turvalisemaid suhtlusmeetodeid ning mugavamat ja rohelist eluviisi.
Kvandisüsteemide vahelise suhtluse tõhusus sõltub nende võimest valguse abil suhelda. Siiski on väga keeruline leida materjali, mis saaks täielikult ära kasutada optiliste kvantomadusi.
Hiljuti demonstreeris Pariisi keemiainstituudi ja Karlsruhe Tehnoloogiainstituudi uurimisrühm koos haruldaste muldmetallide euroopiumi ioonide (EU³ +) molekulaarkristalli potentsiaali optiliste kvantsüsteemide rakenduste jaoks. Nad leidsid, et selle EU³ + molekulaarkristalli ultra-narkomasaid emissioon võimaldab tõhusat interaktsiooni valgusega ja sellel on oluline väärtuskvantsideja kvantarvutus.
Joonis 1: Haruldaste euroopiumi molekulaarsete kristallidel põhinev kvantside
Kvantseisundeid saab asetada, nii et kvantteavet saab asetada. Üksik qubit võib samaaegselt esindada mitmesuguseid erinevaid olekuid vahemikus 0 kuni 1, võimaldades andmeid partiide paralleelselt töödelda. Selle tulemusel suureneb kvantarvutite arvutamisvõimsus võrreldes traditsiooniliste digitaalsete arvutitega võrreldes. Arvutuslike toimingute tegemiseks peab Qubitsi superpositsioon olema võimeline püsima teatud aja jooksul. Kvantmehaanikas nimetatakse seda stabiilsusperioodi sidususe eluiga. Keerukate molekulide tuumapöörad võivad saavutada pikka kuiva elueaga superpositsiooniseisundeid, kuna keskkonna mõju tuuma keerutamisele on tõhusalt varjestatud.
Haruldaste muldmetallide ioonid ja molekulaarsed kristallid on kaks süsteemi, mida on kasutatud kvanttehnoloogias. Haruldaste muldmetallide ioonidel on suurepärased optilised ja spinni omadused, kuid neid on keeruline integreeridaoptilised seadmed. Molekulaarkristalle on lihtsam integreerida, kuid keeruline on luua usaldusväärset seost spinni ja valguse vahel, kuna emissiooniribad on liiga laiad.
Selles töös välja töötatud haruldaste muldmetallide molekulaarsed kristallid ühendavad kenasti mõlema eelised, kuna laser ergastamise korral võib EU³ + eraldada footoneid, mis sisaldavad teavet tuuma spinni kohta. Konkreetsete laserkatsete abil saab genereerida tõhusa optilise/tuuma spin -liidese. Selle põhjal realiseerisid teadlased veelgi tuuma spinitasemega tegelemist, footonite sidusat ladustamist ja esimese kvantoperatsiooni teostamist.
Tõhusa kvantarvutuse jaoks on tavaliselt vaja mitut takerdunud kvitti. Teadlased näitasid, et ülaltoodud molekulaarsete kristallide EU³ + suudab hulkuva elektrivälja sidumise kaudu kvanttakkumise saavutada, võimaldades sellega kvantteabe töötlemist. Kuna molekulaarsed kristallid sisaldavad mitut haruldase muinasjutu iooni, on võimalik saavutada suhteliselt kõrgeid tihedusi.
Veel üks kvantarvutuse nõue on üksikute Qubitide vastupidavus. Selle töö optiline adresseerimistehnika võib parandada lugemiskiirust ja takistada vooluahela signaali häireid. Varasemate uuringutega võrreldes paraneb selles töös esitatud EL³ + molekulaarkristallide optiline sidusus umbes tuhande korda, nii et tuumapindade olekuid saab optiliselt manipuleerida konkreetsel viisil.
Optilised signaalid sobivad ka pikamaa kvantteabe jaotamiseks, et ühendada kvantarvutid kaugjuhtimiseks. Uute ELi + molekulaarsete kristallide integreerimist fotoonilisesse struktuuri võiks kaaluda, et parandada helendavat signaali. Selles töös kasutatakse kvantinterneti alusena haruldasi muldmetallilisi molekule ja astub olulise sammu tulevaste kvantkommunikatsioonide arhitektuuride poole.
Postiaeg: jaanuar-02-2024