Kwantumynformaasjetechnology is in nije ynformaasjetechnology basearre op kwantummeganika, dy't de fysike ynformaasje dy't yn ... befette is kodearret, berekkent en oerdraacht.kwantumsysteemDe ûntwikkeling en tapassing fan kwantumynformaasjetechnology sil ús yn it "kwantumtiidrek" bringe, en hegere wurkeffisjinsje, feiliger kommunikaasjemethoden en in handiger en grienere libbensstyl realisearje.
De effisjinsje fan kommunikaasje tusken kwantumsystemen hinget ôf fan harren fermogen om mei ljocht te ynteraksje. It is lykwols tige lestich om in materiaal te finen dat folslein gebrûk meitsje kin fan 'e kwantumeigenskippen fan optyk.
Koartlyn hawwe in ûndersyksteam fan it Ynstitút foar Skiekunde yn Parys en it Karlsruhe Ynstitút foar Technology tegearre it potinsjeel demonstrearre fan in molekulêre kristal basearre op seldsume ierde-europium-ionen (Eu³+) foar tapassingen yn kwantumsystemen fan optyske eleminten. Se fûnen dat de ultra-smelle linebreedte-emisje fan dizze Eu³+ molekulêre kristal effisjinte ynteraksje mei ljocht mooglik makket en wichtige wearde hat ynkwantumkommunikaasjeen kwantumkompjûters.
Figuer 1: Kwantumkommunikaasje basearre op seldsume ierde europium molekulêre kristallen
Kwantumsteaten kinne superimposearre wurde, sadat kwantumynformaasje superimposearre wurde kin. Ien qubit kin tagelyk in ferskaat oan ferskillende steaten tusken 0 en 1 fertsjintwurdigje, wêrtroch gegevens parallel yn batches ferwurke wurde kinne. As gefolch sil de rekkenkrêft fan kwantumkompjûters eksponentiell tanimme yn ferliking mei tradisjonele digitale kompjûters. Om berekkeningsoperaasjes út te fieren, moat de superposysje fan qubits lykwols in bepaalde perioade stabyl oanhâlde kinne. Yn 'e kwantummeganika is dizze perioade fan stabiliteit bekend as de koherinsjelibbensduur. De nukleêre spins fan komplekse molekulen kinne superposysjesteaten berikke mei lange droege libbensduur, om't de ynfloed fan 'e omjouwing op nukleêre spins effektyf ôfskerme wurdt.
Seldsume ierde-ionen en molekulêre kristallen binne twa systemen dy't brûkt binne yn kwantumtechnology. Seldsume ierde-ionen hawwe poerbêste optyske en spin-eigenskippen, mar se binne lestich te yntegrearjen ynoptyske apparatenMolekulêre kristallen binne makliker te yntegrearjen, mar it is lestich om in betroubere ferbining tusken spin en ljocht te meitsjen, om't de emisjebannen te breed binne.
De seldsume ierde molekulêre kristallen dy't yn dit wurk ûntwikkele binne, kombinearje de foardielen fan beide moai, om't, ûnder laser-eksitaasje, Eu³+ fotonen útstjitte kin dy't ynformaasje oer kearnspin drage. Troch spesifike laser-eksperiminten kin in effisjinte optyske/kearnspin-ynterface generearre wurde. Op basis hjirfan realisearren de ûndersikers fierder kearnspin-nivo-adressering, koherinte opslach fan fotonen, en de útfiering fan 'e earste kwantumoperaasje.
Foar effisjinte kwantumkompjûters binne meastentiids meardere yninoar ferweve qubits nedich. De ûndersikers hawwe oantoand dat Eu³+ yn 'e boppesteande molekulêre kristallen kwantumferweving kin berikke troch koppeling fan ferdwaalde elektryske fjilden, wêrtroch't kwantumynformaasjeferwurking mooglik is. Omdat de molekulêre kristallen meardere seldsume ierde-ionen befetsje, kinne relatyf hege qubit-tichtens berikt wurde.
In oare eask foar kwantumkompjûters is de adressearberens fan yndividuele qubits. De optyske adressearringstechnyk yn dit wurk kin de lêssnelheid ferbetterje en de ynterferinsje fan it sirkwysignaal foarkomme. Yn ferliking mei eardere stúdzjes is de optyske koherinsje fan Eu³+ molekulêre kristallen dy't yn dit wurk rapportearre binne, sawat tûzen kear ferbettere, sadat de kearnspinstaten optysk manipulearre wurde kinne op in spesifike manier.
Optyske sinjalen binne ek geskikt foar kwantumynformaasjeferdieling oer lange ôfstân om kwantumkompjûters te ferbinen foar kwantumkommunikaasje op ôfstân. Fierdere oandacht kin jûn wurde oan de yntegraasje fan nije Eu³+ molekulêre kristallen yn 'e fotonyske struktuer om it ljochtsinjaal te ferbetterjen. Dit wurk brûkt seldsume ierdemolekulen as basis foar kwantumynternet, en nimt in wichtige stap rjochting takomstige kwantumkommunikaasje-arsjitektueren.
Pleatsingstiid: Jan-02-2024