양자 정보 기술은 양자 역학을 기반으로하는 새로운 정보 기술로,양자 시스템. 양자 정보 기술의 개발 및 적용은 우리를“양자 연령”으로 이끌고, 더 높은 업무 효율성,보다 안전한 의사 소통 방법 및보다 편리하고 친환경적인 라이프 스타일을 실현할 것입니다.
양자 시스템 간의 통신 효율은 빛과 상호 작용하는 능력에 달려 있습니다. 그러나 광학의 양자 특성을 최대한 활용할 수있는 재료를 찾는 것은 매우 어렵습니다.
최근 파리 화학 연구소의 연구팀과 Karlsruhe Institute of Technology의 연구팀은 광학의 양자 시스템에 적용 할 수있는 희토류 유럽 이온 (EU³ +)에 기초한 분자 결정의 잠재력을 함께 보여 주었다. 그들은이 eu³ + 분자 결정의 초 고로 선폭 방출이 빛과의 효율적인 상호 작용을 가능하게하고 중요한 가치를 가지고 있음을 발견했습니다.양자 통신및 양자 컴퓨팅.
그림 1 : 희토류 유로 분자 결정에 따른 양자 통신
양자 상태가 중첩 될 수 있으므로 양자 정보가 중첩 될 수 있습니다. 단일 큐 비트는 동시에 0과 1 사이의 다양한 상태를 나타낼 수 있으며, 데이터를 배치에서 병렬로 처리 할 수 있습니다. 결과적으로, 양자 컴퓨터의 컴퓨팅 능력은 기존 디지털 컴퓨터에 비해 기하 급수적으로 증가 할 것입니다. 그러나 계산 작업을 수행하려면 큐 비트의 중첩은 일정 기간 동안 꾸준히 지속될 수 있어야합니다. 양자 역학에서,이 안정성 기간은 일관성 수명이라고합니다. 복잡한 분자의 핵 스핀은 핵 스핀에 대한 환경의 영향이 효과적으로 차폐되기 때문에 긴 건조한 수명을 가진 중첩 상태를 달성 할 수있다.
희토류 이온과 분자 결정은 양자 기술에 사용 된 두 가지 시스템입니다. 희토류 이온은 우수한 광학 및 스핀 특성을 가지고 있지만 통합하기는 어렵습니다.광학 장치. 분자 결정은 통합하기가 더 쉽지만 방출 밴드가 너무 넓기 때문에 스핀과 빛 사이에 신뢰할 수있는 연결을 설정하기가 어렵습니다.
이 연구에서 개발 된 희토류 분자 결정은 레이저 여기에서 eu³ +가 핵 스핀에 대한 정보를 전달하는 광자를 방출 할 수 있다는 점에서 두 가지 장점을 깔끔하게 결합합니다. 특정 레이저 실험을 통해 효율적인 광학/핵 스핀 계면을 생성 할 수 있습니다. 이를 바탕으로 연구원들은 핵 스핀 수준 주소 지정, 광자의 일관된 저장 및 첫 번째 양자 작동의 실행을 더욱 실현했습니다.
효율적인 양자 컴퓨팅의 경우, 다수의 얽힌 큐 비트가 일반적으로 필요하다. 연구자들은 상기 분자 결정에서 eu³ +가 길 잃은 전기장 커플 링을 통해 양자 얽힘을 달성하여 양자 정보 처리를 가능하게 할 수 있음을 보여 주었다. 분자 결정은 다수의 희토류 이온을 함유하기 때문에 상대적으로 높은 큐 비트 밀도를 달성 할 수있다.
양자 컴퓨팅의 또 다른 요구 사항은 개별 큐 비트의 주소성입니다. 이 작업의 광학 주소 지정 기술은 판독 속도를 향상시키고 회로 신호의 간섭을 방지 할 수 있습니다. 이전 연구와 비교하여,이 연구에서보고 된 EU³ + 분자 결정의 광학 일관성은 약 천 배로 향상되어 핵 스핀 상태가 특정 방식으로 광학적으로 조작 될 수 있습니다.
광학 신호는 또한 원격 양자 통신을 위해 양자 컴퓨터를 연결하기 위해 장거리 양자 정보 분포에도 적합합니다. 빛나는 신호를 향상시키기 위해 새로운 eu³ + 분자 결정을 광 구조에 통합하는 것을 추가로 고려할 수있다. 이 작업은 희토류 분자를 양자 인터넷의 기초로 사용하며 미래의 양자 커뮤니케이션 아키텍처를 향한 중요한 단계를 수행합니다.
시간 후 : 1 월 -02-2024