Quantephysik Technologie ass eng nei Informatiounstechnologie baséiert op Quantemechanik, déi codéiert, berechent a vermëttelt déi kierperlech Informatioun enthaleQuantesystem. D'Entwécklung an d'Applikatioun vu Quanteninformatiounstechnologie bréngt eis an de "Quantenalter", a realiséiere méi héich Aarbechtseffizienz, méi sécher Kommunikatiounsmethoden a méi prakteschen a grénge Liewensstil.
D'Effizienz vun der Kommunikatioun tëscht Quantesystemer hänkt vun hirer Fäegkeet fir mat Liicht ze interagéieren. Wéi och ëmmer, et ass ganz schwéier e Material ze fannen deen d'Quanteeigenschaften vun opteschen voll profitéiere kann.
Viru kuerzem huet e Fuerschungsteam am Institut fir Chimie zu Paräis an dem Karlsruhe Institut fir Technologie zesummen d'Potenzial vun engem molekulare Kristall bewisen op Basis vu rare Äerd Europium Ionen (Eu³ +) fir Uwendungen a Quantesystemer vun opteschen. Si hunn erausfonnt datt déi ultra-schmuel Linnebreet Emissioun vun dësem Eu³ + molekulare Kristall effizient Interaktioun mat Liicht erméiglecht an e wichtege Wäert huetQuantekommunikatiouna Quantecomputer.
Figur 1: Quantekommunikatioun baséiert op seelen Äerd Europium molekulare Kristaller
Quantestate kënnen iwwerlagert ginn, sou datt Quanteinformatioun iwwerlagert ka ginn. Een eenzege Qubit kann gläichzäiteg eng Vielfalt vu verschiddene Staaten tëscht 0 an 1 representéieren, wat et erlaabt datt Daten parallel a Chargen veraarbecht ginn. Als Resultat wäert d'Rechenkraaft vu Quantecomputer exponentiell eropgoen am Verglach mat traditionellen digitale Computeren. Wéi och ëmmer, fir computational Operatiounen auszeféieren, muss d'Superposition vu Qubits fäeg sinn stänneg fir eng Zäit ze bestoe bleiwen. An der Quantemechanik ass dës Stabilitéitsperiod bekannt als d'Kohärenzliewensdauer. Déi nuklear Spinn vu komplexe Moleküle kënnen Superpositiounszoustand mat laanger dréchen Liewensdauer erreechen, well den Afloss vun der Ëmwelt op nuklear Spinn effektiv geschützt ass.
Selten Äerdionen a molekulare Kristalle sinn zwee Systemer déi an der Quantetechnologie benotzt goufen. Selten Äerdionen hunn exzellent optesch a spin Eegeschaften, awer si si schwéier integréiert ze ginnopteschen Apparater. Molekulare Kristalle si méi einfach ze integréieren, awer et ass schwéier eng zouverlässeg Verbindung tëscht Spin a Liicht ze etabléieren, well d'Emissiounsbänner ze breet sinn.
Déi selten Äerdmolekulare Kristalle, déi an dësem Wierk entwéckelt goufen, kombinéiere gutt d'Virdeeler vun deenen zwee an deem, ënner Laser Excitatioun, Eu³ + Fotone emittéiere kënnen, déi Informatioun iwwer nuklear Spinn droen. Duerch spezifesch Laser Experimenter kann eng efficace opteschen / nuklear spin Interface generéiert ginn. Op dëser Basis hunn d'Fuerscher weider Nuklear Spin Niveau Adresséierung realiséiert, kohärent Lagerung vu Photonen an d'Ausféierung vun der éischter Quanteoperatioun.
Fir effizient Quanteberechenung sinn normalerweis multiple entangled Qubits erfuerderlech. D'Fuerscher hunn bewisen datt Eu³ + an den uewe genannte molekulare Kristalle Quanteverbindung duerch stray elektresch Feldkupplung erreechen kënnen, sou datt d'Quanteinformatiounsveraarbechtung méiglech ass. Well d'molekulare Kristalle verschidde selten Äerdionen enthalen, kënne relativ héich Qubit-Dichte erreecht ginn.
Eng aner Fuerderung fir Quanteberechenung ass d'Adressabilitéit vun eenzelne Qubits. Déi optesch Adresséierungstechnik an dëser Aarbecht kann d'Liesgeschwindegkeet verbesseren an d'Interferenz vum Circuitsignal verhënneren. Am Verglach mat fréiere Studien ass d'optesch Kohärenz vun Eu³ + molekulare Kristalle, déi an dësem Wierk gemellt goufen, ëm ongeféier dausendfach verbessert, sou datt d'nuklear Spin-Staaten op eng spezifesch Manéier optesch manipuléiert kënne ginn.
Optesch Signaler sinn och gëeegent fir laang-Distanz Quantephysik Verdeelung Quantephysik Computeren fir Remote Quantephysik Kommunikatioun ze verbannen. Weider Iwwerleeung kéint d'Integratioun vun neien Eu³ + molekulare Kristalle an d'fotonesch Struktur ginn fir d'Liichtsignal ze verbesseren. Dëst Wierk benotzt selten Äerdmoleküle als Basis fir Quanteninternet, an hëlt e wichtege Schrëtt a Richtung zukünfteg Quantekommunikatiounsarchitekturen.
Post Zäit: Jan-02-2024