A tecnulugia di l'infurmazione quantica hè una nova tecnulugia di l'infurmazione basata annantu à a meccanica quantica, chì codifica, calcula è trasmette l'infurmazione fisica cuntenuta in...sistema quanticuU sviluppu è l'applicazione di a tecnulugia di l'infurmazione quantica ci purteranu in l'"era quantica", è realizzeranu una maggiore efficienza di u travagliu, metudi di cumunicazione più sicuri è un stile di vita più convenientu è verde.
L'efficienza di a cumunicazione trà i sistemi quantichi dipende da a so capacità d'interagisce cù a luce. Tuttavia, hè assai difficiule di truvà un materiale chì pò sfruttà appienu e proprietà quantiche di l'ottica.
Recentemente, una squadra di ricerca à l'Istitutu di Chimica di Parigi è à l'Istitutu di Tecnulugia di Karlsruhe anu dimustratu inseme u putenziale di un cristallu moleculare basatu annantu à ioni d'europiu di terre rare (Eu³+) per applicazioni in sistemi quantichi d'ottica. Anu scupertu chì l'emissione di larghezza di linea ultra-stretta di stu cristallu moleculare Eu³+ permette una interazione efficiente cù a luce è hà un valore impurtante incumunicazione quanticaè l'informatica quantica.
Figura 1: Cumunicazione quantica basata annantu à cristalli moleculari d'europiu di terre rare
I stati quantichi ponu esse superimposti, dunque l'infurmazione quantica pò esse superimposta. Un solu qubit pò rapprisintà simultaneamente una varietà di stati diversi trà 0 è 1, permettendu di trattà i dati in parallelu in lotti. Di cunsiguenza, a putenza di calculu di l'urdinatori quantichi aumenterà esponenzialmente paragunata à l'urdinatori digitali tradiziunali. Tuttavia, per eseguisce operazioni di calculu, a superposizione di qubit deve esse capace di persiste costantemente per un certu periodu di tempu. In meccanica quantica, questu periodu di stabilità hè cunnisciutu cum'è a durata di vita di cuerenza. L'spin nucleari di molecule cumplesse ponu ottene stati di superposizione cù lunghe durate di vita secche perchè l'influenza di l'ambiente nantu à l'spin nucleari hè efficacemente prutetta.
L'ioni di terre rare è i cristalli moleculari sò dui sistemi chì sò stati aduprati in a tecnulugia quantica. L'ioni di terre rare anu eccellenti proprietà ottiche è di spin, ma sò difficiuli da integrà indispositivi otticiI cristalli moleculari sò più faciuli da integrà, ma hè difficiule di stabilisce una cunnessione affidabile trà u spin è a luce perchè e bande di emissione sò troppu larghe.
I cristalli moleculari di terre rare sviluppati in questu travagliu combinanu bè i vantaghji di tramindui in quantu, sottu eccitazione laser, Eu³ + pò emette fotoni chì portanu informazioni nantu à u spin nucleare. Attraversu esperimenti laser specifici, si pò generà una interfaccia efficiente di spin otticu/nucleare. Nantu à sta basa, i circadori anu ancu realizatu l'indirizzamentu à livellu di spin nucleare, u almacenamentu coerente di fotoni è l'esecuzione di a prima operazione quantica.
Per un calculu quanticu efficiente, sò generalmente richiesti parechji qubit intricciati. I circadori anu dimustratu chì Eu³ + in i cristalli moleculari sopra citati ponu ottene l'intricciamentu quanticu per via di l'accoppiamentu di campi elettrichi dispersi, permettendu cusì u trattamentu di l'infurmazioni quantiche. Siccomu i cristalli moleculari cuntenenu parechji ioni di terre rare, si ponu ottene densità di qubit relativamente alte.
Un altru requisitu per l'informatica quantica hè l'indirizzabilità di i qubit individuali. A tecnica d'indirizzamentu otticu in questu travagliu pò migliurà a velocità di lettura è impedisce l'interferenza di u signale di u circuitu. In paragone à studii precedenti, a cuerenza ottica di i cristalli moleculari Eu³ + riportati in questu travagliu hè migliorata di circa mille volte, in modu chì i stati di spin nucleare possinu esse manipulati otticamente in un modu specificu.
I signali ottici sò ancu adatti per a distribuzione di l'infurmazioni quantiche à longa distanza per cunnette l'urdinatori quantichi per a cumunicazione quantica à distanza. Si puderebbe cunsiderà ulteriormente l'integrazione di novi cristalli moleculari Eu³+ in a struttura fotonica per migliurà u signale luminosu. Questu travagliu usa molecule di terre rare cum'è basa per l'Internet quanticu, è face un passu impurtante versu e future architetture di cumunicazione quantica.
Data di publicazione: 02-02-2024