Quantum Information Technology és una nova tecnologia de la informació basada en la mecànica quàntica, que codifica, calcula i transmet la informació física que contésistema quàntic. El desenvolupament i l’aplicació de la tecnologia de la informació quàntica ens portarà a la “edat quàntica” i realitzarà una eficiència de treball més elevada, mètodes de comunicació més segurs i un estil de vida més convenient i verd.
L’eficiència de la comunicació entre sistemes quàntics depèn de la seva capacitat d’interactuar amb la llum. Tot i això, és molt difícil trobar un material que pugui aprofitar al màxim les propietats quàntiques de l’òptica.
Recentment, un equip de recerca de l’Institut de Química de París i l’Institut de Tecnologia de Karlsruhe va demostrar junts el potencial d’un cristall molecular basat en ions europi de terres rares (EU³ +) per a aplicacions en sistemes quàntics d’òptica. Van trobar que l'emissió d'amplada de línia ultra-nom d'aquest cristall molecular EU³ + permet una interacció eficient amb la llum i té un valor important enComunicació quànticai informàtica quàntica.
Figura 1: Comunicació quàntica basada en cristalls moleculars de Europium de terra rares
Es poden superposar els estats quàntics, de manera que es pot superposar informació quàntica. Un qubit únic pot representar simultàniament diversos estats entre 0 i 1, permetent processar les dades en paral·lel en lots. Com a resultat, la potència informàtica dels ordinadors quàntics augmentarà exponencialment en comparació amb els ordinadors digitals tradicionals. Tanmateix, per tal de realitzar operacions computacionals, la superposició de qubits ha de ser capaç de persistir constantment durant un període de temps. En la mecànica quàntica, aquest període d’estabilitat es coneix com la vida de coherència. Les gires nuclears de molècules complexes poden aconseguir estats de superposició amb llargues vides seques perquè la influència del medi ambient en les gires nuclears està blindada efectivament.
Els ions de terra rara i els cristalls moleculars són dos sistemes que s’han utilitzat en tecnologia quàntica. Els ions de terra rara tenen excel·lents propietats òptiques i de spin, però són difícils d’integrar -sedispositius òptics. Els cristalls moleculars són més fàcils d’integrar, però és difícil establir una connexió fiable entre el gir i la llum perquè les bandes d’emissions són massa àmplies.
Els cristalls moleculars de terres rares desenvolupades en aquest treball combinen perfectament els avantatges de tots dos, sota excitació amb làser, EU³ + pot emetre fotons que transporten informació sobre el gir nuclear. Mitjançant experiments làser específics, es pot generar una interfície de spin òptica/nuclear eficient. Sobre aquesta base, els investigadors es van adonar a més d’adreçar -se al nivell de gir nuclear, l’emmagatzematge coherent de fotons i l’execució de la primera operació quàntica.
Per a una computació quàntica eficient, normalment es requereixen múltiples qubits enredats. Els investigadors van demostrar que Eu³ + en els cristalls moleculars anteriors pot aconseguir un enredament quàntic mitjançant un acoblament de camp elèctric perdut, permetent així processar la informació quàntica. Com que els cristalls moleculars contenen múltiples ions de terra rara, es poden assolir densitats de qubit relativament altes.
Un altre requisit per a la computació quàntica és la adreça de la quitora dels qubits individuals. La tècnica d’adreça òptica d’aquest treball pot millorar la velocitat de lectura i evitar la interferència del senyal del circuit. En comparació amb estudis anteriors, la coherència òptica dels cristalls moleculars EU³ + reportats en aquest treball es millora aproximadament mil vegades, de manera que els estats de spin nuclear es poden manipular òpticament de manera específica.
Els senyals òptics també són adequats per a la distribució d’informació quàntica de llarga distància per connectar ordinadors quàntics per a la comunicació quàntica remota. Es pot tenir en compte més la integració de nous cristalls moleculars de la UE³ + a l'estructura fotònica per millorar el senyal lluminós. Aquest treball utilitza molècules de terra rara com a base per a Internet quàntic i fa un pas important cap a futures arquitectures de la comunicació quàntica.
Post Horari: 02 de gener de 2014