Квантовые информационные технологии - это новая информационная технология, основанная на квантовой механике, которая кодирует, вычисляет и передает физическую информацию, содержащуюся вквантовая системаПолем Разработка и применение квантовых информационных технологий приведут нас к «квантовому возрасту» и реализует более высокую эффективность работы, более безопасные методы связи и более удобный и зеленый образ жизни.
Эффективность связи между квантовыми системами зависит от их способности взаимодействовать со светом. Тем не менее, очень трудно найти материал, который может в полной мере воспользоваться квантовыми свойствами оптических.
Недавно исследовательская группа из Института химии в Париже и Института технологии Карлсруэ вместе продемонстрировала потенциал молекулярного кристалла, основанного на ионах редкоземельного европиума (ЕС времена) для применения в квантовых системах оптических. Они обнаружили, что эмиссия ширины линейки линейки линейки с ультраклерами этого молекулярного кристалла ЕС + обеспечивает эффективное взаимодействие со светом и имеет важное значение вквантовая связьи квантовые вычисления.
Рисунок 1: Квантовая связь, основанная на молекулярных кристаллах редкоземельного земли.
Квантовые состояния могут быть наложены, поэтому квантовая информация может быть наложена. Один кубит может одновременно представлять множество различных состояний от 0 до 1, что позволяет обрабатывать данные параллельно в партиях. В результате вычислительная мощность квантовых компьютеров будет увеличиваться в геометрической прогрессии по сравнению с традиционными цифровыми компьютерами. Однако для выполнения вычислительных операций суперпозиция кубитов должна быть в состоянии постоянно сохраняться в течение определенного периода времени. В квантовой механике этот период стабильности известен как срок службы когерентности. Ядерные спины сложных молекул могут достигать суперпозиционных состояний с длительным сухим сроком службы, потому что влияние окружающей среды на ядерные спины эффективно защищается.
Редко -земные ионы и молекулярные кристаллы - это две системы, которые использовались в квантовой технологии. Ионы редкоземельной земли обладают отличными оптическими и спинными свойствами, но их трудно интегрировать вОптические устройстваПолем Молекулярные кристаллы легче интегрировать, но трудно установить надежную связь между спином и светом, потому что полосы выбросов слишком широки.
Молекулярные кристаллы редкоземелью, разработанные в этой работе, аккуратно объединяют преимущества оба в том, что при лазерном возбуждении Eu Этот может излучать фотоны, несущие информацию о ядерном спине. С помощью специфических лазерных экспериментов можно генерировать эффективный график оптического/ядерного спина. Исходя из этого, исследователи также реализовали адресацию уровня ядерного спина, когерентное хранение фотонов и выполнение первой квантовой операции.
Для эффективных квантовых вычислений обычно требуются множественные запутанные кубиты. Исследователи продемонстрировали, что ЕС времена + в вышеуказанных молекулярных кристаллах могут достичь квантовой запутывания посредством муфты с бродячим электрическим полем, что позволяет квантовой обработке информации. Поскольку молекулярные кристаллы содержат несколько редкоземельных ионов, могут быть достигнуты относительно высокие плотности кубита.
Другим требованием к квантовым вычислениям является адресность отдельных кубитов. Техника оптической адресации в этой работе может улучшить скорость чтения и предотвратить помехи сигнала схемы. По сравнению с предыдущими исследованиями, оптическая когерентность молекулярных кристаллов ЕС времена, о которых сообщалось в этой работе, улучшается примерно в тысячу раз, так что ядерные спиновые состояния можно оптически, определенно манипулируют определенным образом.
Оптические сигналы также подходят для распределения квантовой информации на дальние расстояния для подключения квантовых компьютеров для удаленной квантовой связи. Дальнейшее рассмотрение может быть уделено интеграции новых молекулярных кристаллов ЕС времена в фотонной структуре, чтобы усилить светящийся сигнал. В этой работе используются молекулы редкоземельной земли в качестве основы для квантового Интернета и предпринимают важный шаг к будущей квантовой коммуникационной архитектуре.
Время сообщения: январь-02-2024