Teknologi Informasi Quantum adalah teknologi informasi baru berdasarkan mekanika kuantum, yang mengkodekan, menghitung dan mentransmisikan informasi fisik yang terkandung dalamsistem kuantum. Pengembangan dan penerapan teknologi informasi kuantum akan membawa kita ke dalam "usia kuantum", dan mewujudkan efisiensi kerja yang lebih tinggi, metode komunikasi yang lebih aman dan gaya hidup yang lebih nyaman dan hijau.
Efisiensi komunikasi antara sistem kuantum tergantung pada kemampuannya untuk berinteraksi dengan cahaya. Namun, sangat sulit untuk menemukan bahan yang dapat memanfaatkan sepenuhnya sifat kuantum optik.
Baru -baru ini, tim peneliti di Institute of Chemistry di Paris dan Institut Teknologi Karlsruhe bersama -sama menunjukkan potensi kristal molekuler berdasarkan ion Europium Bumi Jangka (EU³ +) untuk aplikasi dalam sistem kuantum optik. Mereka menemukan bahwa emisi linewidth ultra-narrow dari kristal molekul eu³ + ini memungkinkan interaksi yang efisien dengan cahaya dan memiliki nilai penting dalamkomunikasi kuantumdan komputasi kuantum.
Gambar 1: Komunikasi kuantum berdasarkan kristal molekul Europium tanah jarang
Status kuantum dapat ditumpangkan, sehingga informasi kuantum dapat ditumpangkan. Satu qubit tunggal dapat secara bersamaan mewakili berbagai negara bagian yang berbeda antara 0 dan 1, yang memungkinkan data diproses secara paralel dalam batch. Akibatnya, daya komputasi komputer kuantum akan meningkat secara eksponensial dibandingkan dengan komputer digital tradisional. Namun, untuk melakukan operasi komputasi, superposisi qubit harus mampu bertahan dengan mantap untuk jangka waktu tertentu. Dalam mekanika kuantum, periode stabilitas ini dikenal sebagai masa pakai koherensi. Lintasan nuklir dari molekul kompleks dapat mencapai keadaan superposisi dengan masa hidup kering yang panjang karena pengaruh lingkungan pada putaran nuklir secara efektif dilindungi.
Ion tanah jarang dan kristal molekuler adalah dua sistem yang telah digunakan dalam teknologi kuantum. Ion tanah jarang memiliki sifat optik dan putaran yang sangat baik, tetapi sulit untuk diintegrasikanperangkat optik. Kristal molekuler lebih mudah diintegrasikan, tetapi sulit untuk membangun koneksi yang andal antara putaran dan cahaya karena pita emisi terlalu lebar.
Kristal -kristal molekul tanah jarang yang dikembangkan dalam karya ini dengan rapi menggabungkan keunggulan keduanya di dalamnya, di bawah eksitasi laser, eu³ + dapat memancarkan foton yang membawa informasi tentang putaran nuklir. Melalui percobaan laser spesifik, antarmuka spin optik/nuklir yang efisien dapat dihasilkan. Atas dasar ini, para peneliti lebih lanjut menyadari pengalamatan tingkat spin nuklir, penyimpanan foton yang koheren, dan pelaksanaan operasi kuantum pertama.
Untuk komputasi kuantum yang efisien, beberapa qubit terjerat biasanya diperlukan. Para peneliti menunjukkan bahwa EU³ + dalam kristal molekuler di atas dapat mencapai keterikatan kuantum melalui kopling medan listrik yang liar, sehingga memungkinkan pemrosesan informasi kuantum. Karena kristal molekul mengandung beberapa ion tanah jarang, kepadatan qubit yang relatif tinggi dapat dicapai.
Persyaratan lain untuk komputasi kuantum adalah kemampuan alamat qubit individu. Teknik pengalamatan optik dalam pekerjaan ini dapat meningkatkan kecepatan membaca dan mencegah gangguan sinyal sirkuit. Dibandingkan dengan penelitian sebelumnya, koherensi optik kristal molekul eu³ + yang dilaporkan dalam karya ini ditingkatkan sekitar seribu kali lipat, sehingga keadaan putaran nuklir dapat dimanipulasi secara optik dengan cara tertentu.
Sinyal optik juga cocok untuk distribusi informasi kuantum jarak jauh untuk menghubungkan komputer kuantum untuk komunikasi kuantum jarak jauh. Pertimbangan lebih lanjut dapat diberikan pada integrasi kristal molekul eu³ + baru ke dalam struktur fotonik untuk meningkatkan sinyal bercahaya. Pekerjaan ini menggunakan molekul tanah jarang sebagai dasar untuk internet kuantum, dan mengambil langkah penting menuju arsitektur komunikasi kuantum di masa depan.
Waktu posting: Jan-02-2024