Mae technoleg gwybodaeth cwantwm yn dechnoleg gwybodaeth newydd sy'n seiliedig ar fecaneg cwantwm, sy'n amgodio, yn cyfrifo ac yn trosglwyddo'r wybodaeth ffisegol a gynhwysir ynsystem cwantwm. Bydd datblygu a chymhwyso technoleg gwybodaeth cwantwm yn dod â ni i mewn 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 ewropiwm daear prin (Eu³ +) ar gyfer cymwysiadau mewn systemau optegol cwantwm. Canfuwyd bod allyriadau llinellol tra-gul y grisial moleciwlaidd Eu³ + hwn yn galluogi rhyngweithio effeithlon â golau a bod ganddo werth pwysig mewncyfathrebu cwantwma chyfrifiadura cwantwm.
Ffigur 1: Cyfathrebu cwantwm yn seiliedig ar grisialau moleciwlaidd europium daear prin
Gellir arosod cyflyrau cwantwm, felly gellir arosod gwybodaeth cwantwm. Gall cwbit sengl gynrychioli amrywiaeth o gyflyrau gwahanol rhwng 0 ac 1 ar yr un pryd, gan ganiatáu i ddata gael ei brosesu ochr yn ochr mewn 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 cyfrifiannol, rhaid i arosodiad qubits allu parhau'n gyson am gyfnod o amser. Mewn mecaneg cwantwm, gelwir y cyfnod hwn o sefydlogrwydd yn oes cydlyniad. Gall troelli niwclear moleciwlau cymhleth gyflawni cyflyrau arosod gydag oes sych hir oherwydd bod dylanwad yr amgylchedd ar sbinau 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 crisialau moleciwlaidd yn haws i'w hintegreiddio, ond mae'n anodd sefydlu cysylltiad dibynadwy rhwng sbin a golau oherwydd bod y bandiau allyriadau yn rhy eang.
Mae'r crisialau moleciwlaidd daear prin a ddatblygwyd yn y gwaith hwn yn cyfuno'n daclus fanteision y ddau oherwydd, o dan gyffro laser, gall Eu³ + allyrru ffotonau sy'n cario gwybodaeth am sbin niwclear. Trwy arbrofion laser penodol, gellir cynhyrchu rhyngwyneb sbin optegol / niwclear effeithlon. Ar y sail hon, sylweddolodd yr ymchwilwyr ymhellach gyfeiriad lefel troelliad niwclear, storio ffotonau yn gydlynol, a chyflawni'r gweithrediad cwantwm cyntaf.
Ar gyfer cyfrifiadura cwantwm effeithlon, mae angen cwbits lluosog lluosog fel arfer. Dangosodd yr ymchwilwyr y gall Eu³ + yn y crisialau moleciwlaidd uchod gyflawni clymiad cwantwm trwy gyplu maes trydan crwydr, gan alluogi prosesu gwybodaeth cwantwm. Oherwydd bod y crisialau moleciwlaidd yn cynnwys ïonau daear prin lluosog, gellir cyflawni dwyseddau qubit cymharol uchel.
Gofyniad arall ar gyfer cyfrifiadura cwantwm yw cyfeiriadedd cwbitau unigol. Gall y dechneg cyfeirio 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 gan tua mil gwaith, fel y gellir trin y cyflyrau sbin 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 Eu³ + newydd 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 saernïaeth cyfathrebu cwantwm yn y dyfodol.
Amser post: Ionawr-02-2024