ເຕັກໂນໂລຊີຂໍ້ມູນຂ່າວສານ Quantum ເປັນເຕັກໂນໂລຊີຂໍ້ມູນຂ່າວສານໃຫມ່ໂດຍອີງໃສ່ກົນໄກ quantum, ທີ່ເຂົ້າລະຫັດ, ການຄິດໄລ່ແລະການສົ່ງຂໍ້ມູນທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ມີຢູ່ໃນ.ລະບົບ quantum. ການພັດທະນາແລະການນໍາໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີຂໍ້ມູນຂ່າວສານ quantum ຈະນໍາພວກເຮົາເຂົ້າໄປໃນ "ຍຸກ quantum", ແລະຮັບຮູ້ປະສິດທິພາບການເຮັດວຽກທີ່ສູງຂຶ້ນ, ວິທີການສື່ສານທີ່ປອດໄພກວ່າແລະຊີວິດທີ່ສະດວກສະບາຍແລະສີຂຽວຫຼາຍ.
ປະສິດທິພາບຂອງການສື່ສານລະຫວ່າງລະບົບ quantum ແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມສາມາດໃນການພົວພັນກັບແສງສະຫວ່າງ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ມັນເປັນການຍາກຫຼາຍທີ່ຈະຊອກຫາອຸປະກອນທີ່ສາມາດໃຊ້ເວລາປະໂຫຍດຢ່າງເຕັມທີ່ຂອງຄຸນສົມບັດ quantum ຂອງ optical.
ບໍ່ດົນມານີ້, ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາຂອງສະຖາບັນເຄມີໃນປາຣີແລະສະຖາບັນເຕັກໂນໂລຊີ Karlsruhe ໄດ້ຮ່ວມກັນສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງທ່າແຮງຂອງໄປເຊຍກັນໂມເລກຸນໂດຍອີງໃສ່ ions europium ໂລກທີ່ຫາຍາກ (Eu³ +) ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນລະບົບ quantum ຂອງ optical. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ພົບເຫັນວ່າການປ່ອຍອາຍພິດ linewidth ແຄບສຸດຂອງ Eu³ + molecular crystal ນີ້ເຮັດໃຫ້ປະຕິສໍາພັນປະສິດທິພາບກັບແສງສະຫວ່າງແລະມີມູນຄ່າທີ່ສໍາຄັນໃນ.ການສື່ສານ quantumແລະຄອມພິວເຕີ quantum.
ຮູບທີ 1: ການສື່ສານ Quantum ອີງໃສ່ໄປເຊຍກັນໂມເລກຸນ Europium ທີ່ຫາຍາກຂອງໂລກ
ລັດ quantum ສາມາດ superimposed, ສະນັ້ນຂໍ້ມູນ quantum ສາມາດ superimposed. qubit ດຽວສາມາດສະແດງເຖິງຄວາມຫລາກຫລາຍຂອງສະຖານະທີ່ແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງ 0 ແລະ 1, ໃຫ້ຂໍ້ມູນຖືກປະມວນຜົນໃນຂະຫນານເປັນຊຸດ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານຄອມພິວເຕີຂອງຄອມພິວເຕີ quantum ຈະເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບຄອມພິວເຕີດິຈິຕອນແບບດັ້ງເດີມ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເພື່ອປະຕິບັດການຄິດໄລ່, superposition ຂອງ qubits ຈະຕ້ອງສາມາດຄົງທີ່ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນໄລຍະເວລາ. ໃນກົນໄກການ quantum, ໄລຍະເວລາຂອງຄວາມຫມັ້ນຄົງນີ້ແມ່ນເອີ້ນວ່າຕະຫຼອດຊີວິດການສອດຄ່ອງ. ການປັ່ນປ່ວນນິວເຄລຍຂອງໂມເລກຸນທີ່ຊັບຊ້ອນສາມາດບັນລຸສະຖານະ superposition ທີ່ມີຊີວິດທີ່ແຫ້ງແລ້ງຍາວເພາະວ່າອິດທິພົນຂອງສະພາບແວດລ້ອມຕໍ່ສະປິນນິວເຄລຍໄດ້ຖືກປ້ອງກັນຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.
ion ຂອງໂລກຫາຍາກແລະໄປເຊຍກັນໂມເລກຸນແມ່ນສອງລະບົບທີ່ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນເຕັກໂນໂລຊີ quantum. ທາດໄອອອນໂລກທີ່ຫາຍາກມີຄຸນສົມບັດ optical ແລະ spin ທີ່ດີເລີດ, ແຕ່ພວກມັນຍາກທີ່ຈະປະສົມປະສານໃນອຸປະກອນ optical. ໄປເຊຍກັນໂມເລກຸນແມ່ນງ່າຍຕໍ່ການປະສົມປະສານ, ແຕ່ວ່າມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະສ້າງການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຫນ້າເຊື່ອຖືລະຫວ່າງ spin ແລະແສງສະຫວ່າງເພາະວ່າແຖບການປ່ອຍອາຍພິດແມ່ນກວ້າງເກີນໄປ.
ໄປເຊຍກັນໂມເລກຸນຂອງແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກທີ່ພັດທະນາໃນວຽກງານນີ້ຢ່າງປະສົມປະສານຄວາມໄດ້ປຽບຂອງທັງສອງຢ່າງ, ພາຍໃຕ້ການຕື່ນເຕັ້ນຂອງເລເຊີ, Eu³ + ສາມາດປ່ອຍ photons ທີ່ມີຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບນິວເຄລຍ spin. ຜ່ານການທົດລອງເລເຊີສະເພາະ, ສາມາດສ້າງການໂຕ້ຕອບ optical/nuclear spin ທີ່ມີປະສິດທິພາບ. ບົນພື້ນຖານນີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຮັບຮູ້ຕື່ມອີກກ່ຽວກັບການແກ້ໄຂລະດັບ spin nuclear, ການເກັບຮັກສາທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງ photons, ແລະການປະຕິບັດການດໍາເນີນງານ quantum ຄັ້ງທໍາອິດ.
ສໍາລັບຄອມພິວເຕີ້ quantum ທີ່ມີປະສິດທິພາບ, qubits entangled ຫຼາຍມັກຈະຕ້ອງການ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ Eu³ + ໃນໄປເຊຍກັນໂມເລກຸນຂ້າງເທິງສາມາດບັນລຸ quantum entanglement ໂດຍຜ່ານການ coupling stray ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ການປະມວນຜົນຂໍ້ມູນ quantum. ເນື່ອງຈາກວ່າໄປເຊຍກັນໂມເລກຸນປະກອບດ້ວຍ ions ໂລກທີ່ຫາຍາກຫຼາຍ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນ qubit ຂ້ອນຂ້າງສູງສາມາດບັນລຸໄດ້.
ຄວາມຕ້ອງການອື່ນສໍາລັບຄອມພິວເຕີ້ quantum ແມ່ນ addressability ຂອງ qubits ສ່ວນບຸກຄົນ. ເຕັກນິກການແກ້ໄຂ optical ໃນການເຮັດວຽກນີ້ສາມາດປັບປຸງຄວາມໄວການອ່ານແລະປ້ອງກັນການລົບກວນຂອງສັນຍານວົງຈອນ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາ, ຄວາມສອດຄ່ອງທາງ optical ຂອງ Eu³ + ໄປເຊຍກັນໂມເລກຸນທີ່ລາຍງານໃນວຽກງານນີ້ແມ່ນປັບປຸງປະມານຫນຶ່ງພັນເທົ່າ, ດັ່ງນັ້ນລັດ spin ນິວເຄລຍສາມາດຖືກດັດແປງດ້ວຍ optically ໃນວິທີການສະເພາະໃດຫນຶ່ງ.
ສັນຍານ optical ຍັງເຫມາະສົມສໍາລັບການກະຈາຍຂໍ້ມູນ quantum ໄລຍະໄກເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ຄອມພິວເຕີ quantum ສໍາລັບການສື່ສານ quantum ໄລຍະໄກ. ການພິຈາລະນາເພີ່ມເຕີມສາມາດຖືກລວມເຂົ້າກັບ Eu³ + ໄປເຊຍກັນໂມເລກຸນໃຫມ່ເຂົ້າໄປໃນໂຄງສ້າງ photonic ເພື່ອເພີ່ມສັນຍານ luminous. ວຽກງານນີ້ໃຊ້ໂມເລກຸນຂອງແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກເປັນພື້ນຖານສໍາລັບອິນເຕີເນັດ quantum, ແລະເປັນບາດກ້າວທີ່ສໍາຄັນໄປສູ່ສະຖາປັດຕະຍະກໍາການສື່ສານ quantum ໃນອະນາຄົດ.
ເວລາປະກາດ: ມັງກອນ-02-2024