Кванттық ақпараттық технология - кванттық механикаға негізделген жаңа ақпараттық технология, ол құрамындағы физикалық ақпаратты кодтайды, есептейді және береді.кванттық жүйеКванттық ақпараттық технологиялардың дамуы мен қолданылуы бізді «кванттық ғасырға» алып келеді және жұмыс тиімділігінің жоғарылауына, қауіпсіз байланыс әдістеріне және ыңғайлы және жасыл өмір салтына қол жеткізеді.
Кванттық жүйелер арасындағы байланыстың тиімділігі олардың жарықпен әрекеттесу қабілетіне байланысты. Дегенмен, оптиканың кванттық қасиеттерін толық пайдалана алатын материалды табу өте қиын.
Жақында Париждегі Химия институты мен Карлсруэ технологиялық институтының зерттеу тобы бірлесіп сирек кездесетін жер еуропий иондарына (Eu³+) негізделген молекулалық кристалдың кванттық оптикалық жүйелерде қолдану әлеуетін көрсетті. Олар бұл Eu³+ молекулалық кристалының аса тар сызықтық ендік сәулеленуі жарықпен тиімді әрекеттесуге мүмкіндік беретінін және маңызды құндылыққа ие екенін анықтады.кванттық байланысжәне кванттық есептеулер.
1-сурет: Сирек кездесетін жер еуропий молекулалық кристалдарына негізделген кванттық байланыс
Кванттық күйлерді қабаттастырып қоюға болады, сондықтан кванттық ақпаратты қабаттастырып қоюға болады. Бір кубит бір уақытта 0 мен 1 аралығындағы әртүрлі күйлерді көрсете алады, бұл деректерді топтап параллель өңдеуге мүмкіндік береді. Нәтижесінде, кванттық компьютерлердің есептеу қуаты дәстүрлі сандық компьютерлермен салыстырғанда экспоненциалды түрде артады. Дегенмен, есептеу операцияларын орындау үшін кубиттердің суперпозициясы белгілі бір уақыт аралығында тұрақты түрде сақталуы керек. Кванттық механикада бұл тұрақтылық кезеңі когеренттілік өмір сүру уақыты деп аталады. Күрделі молекулалардың ядролық спиндері ұзақ құрғақ өмір сүру мерзімімен суперпозиция күйлеріне жете алады, себебі қоршаған ортаның ядролық спиндерге әсері тиімді түрде қорғалған.
Сирек кездесетін жер иондары мен молекулалық кристалдар кванттық технологияда қолданылған екі жүйе. Сирек кездесетін жер иондарының оптикалық және спиндік қасиеттері тамаша, бірақ оларды біріктіру қиын.оптикалық құрылғыларМолекулалық кристалдарды біріктіру оңайырақ, бірақ спин мен жарық арасында сенімді байланыс орнату қиын, себебі сәулелену жолақтары тым кең.
Бұл жұмыста жасалған сирек кездесетін жер молекулалық кристалдары екеуінің де артықшылықтарын тамаша үйлестіреді, себебі лазерлік қоздыру кезінде Eu³+ ядролық спин туралы ақпарат тасымалдайтын фотондарды шығара алады. Арнайы лазерлік тәжірибелер арқылы тиімді оптикалық/ядролық спин интерфейсін жасауға болады. Осы негізде зерттеушілер ядролық спин деңгейін адрестеуді, фотондарды когерентті сақтауды және алғашқы кванттық операцияны орындауды одан әрі жүзеге асырды.
Тиімді кванттық есептеулер үшін әдетте бірнеше шатасқан кубиттер қажет. Зерттеушілер жоғарыда аталған молекулалық кристалдардағы Eu³+ адасқан электр өрісінің байланысы арқылы кванттық шатасуға қол жеткізе алатынын, осылайша кванттық ақпаратты өңдеуге мүмкіндік беретінін көрсетті. Молекулалық кристалдарда бірнеше сирек кездесетін жер иондары болғандықтан, салыстырмалы түрде жоғары кубит тығыздығына қол жеткізуге болады.
Кванттық есептеулерге қойылатын тағы бір талап - жеке кубиттердің адрестелу қабілеті. Бұл жұмыстағы оптикалық адрестеу әдісі оқу жылдамдығын жақсартып, тізбек сигналының кедергісін болдырмауы мүмкін. Алдыңғы зерттеулермен салыстырғанда, осы жұмыста келтірілген Eu³ + молекулалық кристалдарының оптикалық когеренттілігі шамамен мың есе жақсартылған, сондықтан ядролық спин күйлерін белгілі бір жолмен оптикалық түрде басқаруға болады.
Оптикалық сигналдар қашықтықтан кванттық байланыс үшін кванттық компьютерлерді қосу үшін ұзақ қашықтықтағы кванттық ақпаратты таратуға да жарамды. Жарық сигналын күшейту үшін фотондық құрылымға жаңа Eu³ + молекулалық кристалдарын біріктіруді одан әрі қарастыруға болады. Бұл жұмыста кванттық интернеттің негізі ретінде сирек кездесетін жер молекулалары қолданылады және болашақ кванттық байланыс архитектураларына қарай маңызды қадам жасайды.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 2 қаңтар