Mae technoleg gwybodaeth cwantwm yn dechnoleg gwybodaeth newydd sy'n seiliedig ar fecaneg cwantwm, sy'n amgodio, cyfrifo a throsglwyddo'r wybodaeth ffisegol sydd wedi'i chynnwys ynsystem cwantwmBydd datblygu a chymhwyso technoleg gwybodaeth cwantwm yn ein dwyn i'r "oes cwantwm", ac yn gwireddu effeithlonrwydd gwaith uwch, dulliau cyfathrebu mwy diogel a ffordd o fyw fwy 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 Sefydliad Cemeg ym Mharis a Sefydliad Technoleg Karlsruhe gyda'i gilydd botensial crisial moleciwlaidd yn seiliedig ar ïonau ewropiwm daear prin (Eu³ +) ar gyfer cymwysiadau mewn systemau cwantwm optegol. Fe wnaethant ganfod bod allyriad lled llinell hynod gul y grisial moleciwlaidd Eu³ + hwn yn galluogi rhyngweithio effeithlon â golau ac mae ganddo werth pwysig yncyfathrebu cwantwma chyfrifiadura cwantwm.
Ffigur 1: Cyfathrebu cwantwm yn seiliedig ar grisialau moleciwlaidd ewropiwm daear prin
Gellir gosod cyflyrau cwantwm ar ben ei gilydd, felly gellir gosod gwybodaeth cwantwm ar ben ei gilydd. Gall un cwbit gynrychioli amrywiaeth o wahanol gyflyrau rhwng 0 ac 1 ar yr un pryd, gan ganiatáu i ddata gael ei brosesu yn gyfochrog 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 cyfrifiadurol, rhaid i osod cwbitau ar ben ei gilydd allu parhau'n gyson am gyfnod o amser. Mewn mecaneg cwantwm, gelwir y cyfnod sefydlogrwydd hwn yn oes gydlyniant. Gall sbiniau niwclear moleciwlau cymhleth gyflawni cyflyrau gosod ar ben ei gilydd gydag oesau sych hir oherwydd bod dylanwad yr amgylchedd ar sbiniau niwclear wedi'i amddiffyn yn effeithiol.
Mae ïonau daear prin a chrisialau moleciwlaidd yn ddau system sydd wedi cael eu defnyddio mewn technoleg cwantwm. Mae gan ïonau daear prin briodweddau optegol a sbin rhagorol, ond mae'n anodd eu hintegreiddio ynddynt.dyfeisiau optegolMae 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 manteision y ddau yn daclus gan y gall Eu³ +, o dan gyffro laser, allyrru ffotonau sy'n cario gwybodaeth am sbin niwclear. Trwy arbrofion laser penodol, gellir cynhyrchu rhyngwyneb optegol/sbin niwclear effeithlon. Ar y sail hon, sylweddolodd yr ymchwilwyr ymhellach gyfeiriadu lefel sbin niwclear, storio ffotonau cydlynol, a gweithredu'r gweithrediad cwantwm cyntaf.
Ar gyfer cyfrifiadura cwantwm effeithlon, mae angen nifer o giwbitiau wedi'u cydblethu fel arfer. Dangosodd yr ymchwilwyr y gall Eu³+ yn y crisialau moleciwlaidd uchod gyflawni cydblethu cwantwm trwy gyplu maes trydan crwydr, gan alluogi prosesu gwybodaeth cwantwm. Gan fod y crisialau moleciwlaidd yn cynnwys nifer o ïonau daear prin, gellir cyflawni dwyseddau ciwbit cymharol uchel.
Gofyniad arall ar gyfer cyfrifiadura cwantwm yw gallu cyfeirio 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 cydlyniant optegol crisialau moleciwlaidd Eu³ + a adroddwyd yn y gwaith hwn wedi'i wella 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 y Rhyngrwyd cwantwm, ac yn cymryd cam pwysig tuag at bensaernïaethau cyfathrebu cwantwm yn y dyfodol.
Amser postio: Ion-02-2024