Komunikasyon sa kuwantum: mga molekula, talagsaong mga yuta ug optikal

Ang teknolohiya sa impormasyon sa quantum usa ka bag-ong teknolohiya sa impormasyon nga gibase sa quantum mechanics, nga nag-encode, nag-compute, ug nagpadala sa pisikal nga impormasyon nga anaa sasistemang kwantumAng pag-uswag ug paggamit sa quantum information technology magdala kanato ngadto sa "quantum age", ug makaamgo sa mas taas nga efficiency sa trabaho, mas luwas nga mga pamaagi sa komunikasyon ug mas kombenyente ug berde nga estilo sa kinabuhi.

Ang kaepektibo sa komunikasyon tali sa mga sistema sa quantum nagdepende sa ilang abilidad sa pagpakig-uban sa kahayag. Bisan pa, lisod kaayo ang pagpangita og materyal nga hingpit nga makapahimulos sa mga kabtangan sa quantum sa optika.

Bag-ohay lang, usa ka research team sa Institute of Chemistry sa Paris ug sa Karlsruhe Institute of Technology ang dungan nga nagpakita sa potensyal sa usa ka molecular crystal nga gibase sa rare earth europium ions (Eu³ +) para sa mga aplikasyon sa quantum systems sa optical. Ilang nakita nga ang ultra-narrow linewidth emission niining Eu³ + molecular crystal makapahimo sa episyente nga interaksyon sa kahayag ug adunay importanteng bili sakomunikasyon sa kwantumug kwantum nga komputasyon.

Hulagway 1: Komunikasyon sa quantum base sa talagsaong mga kristal sa molekula sa europium

Mahimong i-superimpose ang mga quantum states, busa mahimong i-superimpose ang quantum information. Ang usa ka qubit mahimong dungan nga magrepresentar sa lain-laing mga estado tali sa 0 ug 1, nga magtugot sa datos nga maproseso nga parallel sa mga batch. Tungod niini, ang computing power sa mga quantum computer motaas pag-ayo kon itandi sa tradisyonal nga mga digital computer. Bisan pa, aron mahimo ang mga operasyon sa computational, ang superposition sa mga qubit kinahanglan nga magpadayon nga makanunayon sulod sa usa ka yugto sa panahon. Sa quantum mechanics, kini nga panahon sa kalig-on nailhan nga coherence lifetime. Ang nuclear spins sa mga komplikadong molekula makab-ot ang mga superposition states nga adunay taas nga dry lifetimes tungod kay ang impluwensya sa palibot sa nuclear spins epektibo nga napanalipdan.

Ang mga rare earth ion ug molekular nga kristal duha ka sistema nga gigamit sa teknolohiya sa quantum. Ang mga rare earth ion adunay maayo kaayong optical ug spin properties, apan lisod kini i-integrate samga aparatong optikalMas sayon ​​i-integrate ang mga molekular nga kristal, apan lisod ang pagtukod og kasaligang koneksyon tali sa spin ug light tungod kay ang mga emission band lapad ra kaayo.

Ang mga kristal nga molekular sa talagsaon nga yuta nga naugmad niini nga trabaho hapsay nga naghiusa sa mga bentaha sa duha nga, ubos sa laser excitation, ang Eu³ + makapagawas sa mga photon nga nagdala og impormasyon bahin sa nuclear spin. Pinaagi sa piho nga mga eksperimento sa laser, usa ka episyente nga optical/nuclear spin interface ang mahimo nga mamugna. Base niini, ang mga tigdukiduki dugang nga nakaamgo sa nuclear spin level addressing, coherent storage sa mga photon, ug ang pagpatuman sa unang quantum operation.

Para sa episyente nga quantum computing, kasagaran gikinahanglan ang daghang entangled qubits. Gipakita sa mga tigdukiduki nga ang Eu³+ sa nahisgutang mga molekular nga kristal makab-ot ang quantum entanglement pinaagi sa stray electric field coupling, sa ingon makapahimo sa pagproseso sa impormasyon sa quantum. Tungod kay ang mga molekular nga kristal adunay daghang rare earth ions, makab-ot ang medyo taas nga qubit densities.

Laing kinahanglanon para sa quantum computing mao ang addressability sa matag qubit. Ang optical addressing technique niini nga trabaho makapauswag sa reading speed ug makapugong sa interference sa circuit signal. Kon itandi sa mga nangaging pagtuon, ang optical coherence sa Eu³+ molecular crystals nga gitaho niini nga trabaho miuswag og mga usa ka libo ka pilo, aron ang nuclear spin states mahimong optically manipulated sa usa ka piho nga paagi.

Ang mga optical signal angay usab alang sa long-distance quantum information distribution aron makonektar ang mga quantum computer para sa remote quantum communication. Mahimong hatagan og dugang nga konsiderasyon ang pag-integrate sa bag-ong Eu³+ molecular crystals ngadto sa photonic structure aron mapalambo ang luminous signal. Kini nga trabaho naggamit sa rare earth molecules isip basehan sa quantum Internet, ug naghimo og importanteng lakang padulong sa umaabot nga quantum communication architectures.