Mae technoleg gwybodaeth cwantwm yn dechnoleg gwybodaeth newydd sy'n seiliedig ar fecaneg cwantwm, sy'n amgodio, yn cyfrifo ac yn trosglwyddo'r wybodaeth gorfforol sydd wedi'i chynnwys ynsystem cwantwm. Bydd datblygu a chymhwyso technoleg gwybodaeth cwantwm yn dod â ni i'r “oes cwantwm”, ac yn gwireddu effeithlonrwydd gwaith uwch, dulliau cyfathrebu mwy diogel a ffordd o fyw mwy cyfleus a gwyrdd.
Mae effeithlonrwydd cyfathrebu rhwng systemau cwantwm yn dibynnu ar eu gallu i ryngweithio â golau. Fodd bynnag, mae'n anodd iawn dod o hyd i ddeunydd a all fanteisio'n llawn ar briodweddau cwantwm optegol.
Yn ddiweddar, dangosodd tîm ymchwil yn y Sefydliad Cemeg ym Mharis a Sefydliad Technoleg Karlsruhe gyda'i gilydd botensial grisial moleciwlaidd yn seiliedig ar ïonau Europiwm y Ddaear brin (EU³ +) ar gyfer cymwysiadau mewn systemau cwantwm optegol. Fe wnaethant ddarganfod bod allyriad lled-llinell ultra-narrow y grisial moleciwlaidd EU³ + hon yn galluogi rhyngweithio effeithlon â golau ac mae ganddo werth pwysig ynddocyfathrebu cwantwma chyfrifiadura cwantwm.
Ffigur 1: Cyfathrebu cwantwm yn seiliedig ar grisialau moleciwlaidd Europium prin
Gellir arosod gwladwriaethau cwantwm, felly gellir arosod gwybodaeth cwantwm. Gall un qubit gynrychioli amrywiaeth o wahanol daleithiau rhwng 0 ac 1 ar yr un pryd, gan ganiatáu i ddata gael ei brosesu ochr yn ochr â sypiau. O ganlyniad, bydd pŵer cyfrifiadurol cyfrifiaduron cwantwm yn cynyddu'n esbonyddol o'i gymharu â chyfrifiaduron digidol traddodiadol. Fodd bynnag, er mwyn cyflawni gweithrediadau cyfrifiadol, rhaid i arosodiad qubits allu parhau'n gyson am gyfnod o amser. Mewn mecaneg cwantwm, gelwir y cyfnod hwn o sefydlogrwydd yn oes cydlyniant. Gall troelli niwclear moleciwlau cymhleth gyflawni gwladwriaethau arosod gydag oes hir sych oherwydd bod dylanwad yr amgylchedd ar droelli niwclear yn cael ei gysgodi i bob pwrpas.
Mae ïonau daear prin a chrisialau moleciwlaidd yn ddwy system sydd wedi'u defnyddio mewn technoleg cwantwm. Mae gan ïonau daear prin briodweddau optegol a sbin rhagorol, ond mae'n anodd eu hintegreiddioDyfeisiau Optegol. Mae'n haws integreiddio crisialau moleciwlaidd, ond mae'n anodd sefydlu cysylltiad dibynadwy rhwng troelli a golau oherwydd bod y bandiau allyriadau yn rhy eang.
Mae'r crisialau moleciwlaidd daear prin a ddatblygwyd yn y gwaith hwn yn cyfuno manteision y ddau yn daclus y gall Eu³ + allyrru ffotonau sy'n cario gwybodaeth am sbin niwclear, o dan gyffro laser. Trwy arbrofion laser penodol, gellir cynhyrchu rhyngwyneb troelli optegol/niwclear effeithlon. Ar y sail hon, sylweddolodd yr ymchwilwyr ymhellach fynd i'r afael â lefel troelli niwclear, storio ffotonau yn gydlynol, a gweithredu'r gweithrediad cwantwm cyntaf.
Ar gyfer cyfrifiadura cwantwm effeithlon, mae angen qubits lluosog wedi'u clymu fel rheol. Dangosodd yr ymchwilwyr y gall EU³ + yn y crisialau moleciwlaidd uchod gyflawni ymglymiad cwantwm trwy gyplu maes trydan crwydr, gan alluogi prosesu gwybodaeth cwantwm. Oherwydd bod y crisialau moleciwlaidd yn cynnwys nifer o ïonau daear prin, gellir cyflawni dwysedd qubit cymharol uchel.
Gofyniad arall ar gyfer cyfrifiadura cwantwm yw mynd i'r afael â qubits unigol. Gall y dechneg mynd i'r afael ag optegol yn y gwaith hwn wella'r cyflymder darllen ac atal ymyrraeth y signal cylched. O'i gymharu ag astudiaethau blaenorol, mae cydlyniad optegol crisialau moleciwlaidd EU³ + a adroddir yn y gwaith hwn yn cael ei wella oddeutu mil gwaith, fel y gellir trin y taleithiau troelli niwclear yn optegol mewn ffordd benodol.
Mae signalau optegol hefyd yn addas ar gyfer dosbarthu gwybodaeth cwantwm pellter hir i gysylltu cyfrifiaduron cwantwm ar gyfer cyfathrebu cwantwm o bell. Gellid rhoi ystyriaeth bellach i integreiddio crisialau moleciwlaidd newydd EU³ + i'r strwythur ffotonig i wella'r signal goleuol. Mae'r gwaith hwn yn defnyddio moleciwlau daear prin fel sail ar gyfer rhyngrwyd cwantwm, ac mae'n cymryd cam pwysig tuag at bensaernïaeth cyfathrebu cwantwm yn y dyfodol.
Amser Post: Ion-02-2024