ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയം: തന്മാത്രകൾ, അപൂർവ ഭൂമികൾ, ഒപ്റ്റിക്കൽ

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു പുതിയ വിവര സാങ്കേതികവിദ്യയാണ് ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ ടെക്നോളജി, ഇത് ഇതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഭൗതിക വിവരങ്ങൾ എൻകോഡ് ചെയ്യുകയും കണക്കാക്കുകയും കൈമാറുകയും ചെയ്യുന്നു.ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റം. ക്വാണ്ടം വിവരസാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനവും പ്രയോഗവും നമ്മെ "ക്വാണ്ടം യുഗത്തിലേക്ക്" കൊണ്ടുവരും, കൂടാതെ ഉയർന്ന ജോലി കാര്യക്ഷമതയും, കൂടുതൽ സുരക്ഷിതമായ ആശയവിനിമയ രീതികളും, കൂടുതൽ സൗകര്യപ്രദവും ഹരിതവുമായ ജീവിതശൈലിയും യാഥാർത്ഥ്യമാക്കും.

ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ആശയവിനിമയത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമത പ്രകാശവുമായി ഇടപഴകാനുള്ള അവയുടെ കഴിവിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഒപ്റ്റിക്കലിന്റെ ക്വാണ്ടം ഗുണങ്ങൾ പൂർണ്ണമായി പ്രയോജനപ്പെടുത്താൻ കഴിയുന്ന ഒരു മെറ്റീരിയൽ കണ്ടെത്തുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.

അടുത്തിടെ, പാരീസിലെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിസ്ട്രിയിലെയും കാൾസ്രൂ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജിയിലെയും ഒരു ഗവേഷണ സംഘം, അപൂർവ എർത്ത് യൂറോപ്പിയം അയോണുകളെ (Eu³ +) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു തന്മാത്രാ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ക്വാണ്ടം ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങളിലെ പ്രയോഗങ്ങൾക്കുള്ള സാധ്യത തെളിയിച്ചു. ഈ Eu³ + മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ അൾട്രാ-നാരോ ലൈൻവിഡ്ത്ത് എമിഷൻ പ്രകാശവുമായി കാര്യക്ഷമമായ ഇടപെടൽ പ്രാപ്തമാക്കുന്നുവെന്നും അതിൽ പ്രധാന മൂല്യമുണ്ടെന്നും അവർ കണ്ടെത്തി.ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയംക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗും.

ചിത്രം 1: അപൂർവ ഭൂമി യൂറോപ്പിയം തന്മാത്രാ പരലുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയം.

ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകളെ സൂപ്പർഇമ്പോസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും, അതിനാൽ ക്വാണ്ടം വിവരങ്ങൾ സൂപ്പർഇമ്പോസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഒരു ക്യൂബിറ്റിന് ഒരേസമയം 0 നും 1 നും ഇടയിലുള്ള വിവിധ അവസ്ഥകളെ പ്രതിനിധീകരിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ബാച്ചുകളിൽ സമാന്തരമായി ഡാറ്റ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുന്നു. തൽഫലമായി, പരമ്പരാഗത ഡിജിറ്റൽ കമ്പ്യൂട്ടറുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ശക്തി ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കും. എന്നിരുന്നാലും, കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്തുന്നതിന്, ക്യൂബിറ്റുകളുടെ സൂപ്പർപോസിഷൻ ഒരു നിശ്ചിത സമയത്തേക്ക് സ്ഥിരമായി നിലനിൽക്കാൻ കഴിയണം. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിൽ, സ്ഥിരതയുടെ ഈ കാലഘട്ടത്തെ കോഹറൻസ് ലൈഫ് ടൈം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ന്യൂക്ലിയർ സ്പിന്നുകളിൽ പരിസ്ഥിതിയുടെ സ്വാധീനം ഫലപ്രദമായി സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നതിനാൽ സങ്കീർണ്ണമായ തന്മാത്രകളുടെ ന്യൂക്ലിയർ സ്പിന്നുകൾക്ക് നീണ്ട വരണ്ട ആയുസ്സുള്ള സൂപ്പർപോസിഷൻ അവസ്ഥകൾ നേടാൻ കഴിയും.

ക്വാണ്ടം സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുള്ള രണ്ട് സംവിധാനങ്ങളാണ് റെയർ എർത്ത് അയോണുകളും മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലുകളും. റെയർ എർത്ത് അയോണുകൾക്ക് മികച്ച ഒപ്റ്റിക്കൽ, സ്പിൻ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, പക്ഷേ അവയെ സംയോജിപ്പിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്.ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾതന്മാത്രാ പരലുകൾ സംയോജിപ്പിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്, പക്ഷേ എമിഷൻ ബാൻഡുകൾ വളരെ വീതിയുള്ളതിനാൽ സ്പിന്നിനും പ്രകാശത്തിനും ഇടയിൽ വിശ്വസനീയമായ ഒരു ബന്ധം സ്ഥാപിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്.

ഈ കൃതിയിൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത അപൂർവ ഭൂമി തന്മാത്രാ പരലുകൾ രണ്ടിന്റെയും ഗുണങ്ങളെ ഭംഗിയായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നു, ലേസർ ഉത്തേജനത്തിന്റെ കീഴിൽ, Eu³ + ന് ന്യൂക്ലിയർ സ്പിന്നിനെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ വഹിക്കുന്ന ഫോട്ടോണുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയും. പ്രത്യേക ലേസർ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ, കാര്യക്ഷമമായ ഒരു ഒപ്റ്റിക്കൽ/ന്യൂക്ലിയർ സ്പിൻ ഇന്റർഫേസ് സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ഈ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ഗവേഷകർ ന്യൂക്ലിയർ സ്പിൻ ലെവൽ അഡ്രസ്സിംഗ്, ഫോട്ടോണുകളുടെ യോജിച്ച സംഭരണം, ആദ്യത്തെ ക്വാണ്ടം പ്രവർത്തനം നടപ്പിലാക്കൽ എന്നിവ കൂടുതൽ തിരിച്ചറിഞ്ഞു.

കാര്യക്ഷമമായ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിന്, സാധാരണയായി ഒന്നിലധികം കുടുങ്ങിയ ക്വിറ്റുകൾ ആവശ്യമാണ്. മുകളിലുള്ള തന്മാത്രാ പരലുകളിലെ Eu³ + ന് സ്ട്രായ് ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് കപ്ലിംഗ് വഴി ക്വാണ്ടം എൻടാൻഗിൾമെന്റ് നേടാൻ കഴിയുമെന്ന് ഗവേഷകർ തെളിയിച്ചു, അതുവഴി ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ പ്രോസസ്സിംഗ് സാധ്യമാക്കുന്നു. തന്മാത്രാ പരലുകളിൽ ഒന്നിലധികം അപൂർവ എർത്ത് അയോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതിനാൽ, താരതമ്യേന ഉയർന്ന ക്വിറ്റ് സാന്ദ്രത കൈവരിക്കാൻ കഴിയും.

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിനുള്ള മറ്റൊരു ആവശ്യകത വ്യക്തിഗത ക്വിറ്റുകളുടെ വിലാസക്ഷമതയാണ്. ഈ കൃതിയിലെ ഒപ്റ്റിക്കൽ അഡ്രസ്സിംഗ് ടെക്നിക്കിന് വായനാ വേഗത മെച്ചപ്പെടുത്താനും സർക്യൂട്ട് സിഗ്നലിന്റെ ഇടപെടൽ തടയാനും കഴിയും. മുൻ പഠനങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഈ കൃതിയിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തിരിക്കുന്ന Eu³ + മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ കോഹറൻസ് ഏകദേശം ആയിരം മടങ്ങ് മെച്ചപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്, അതിനാൽ ന്യൂക്ലിയർ സ്പിൻ അവസ്ഥകളെ ഒരു പ്രത്യേക രീതിയിൽ ഒപ്റ്റിക്കലായി കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയും.

വിദൂര ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയത്തിനായി ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ദീർഘദൂര ക്വാണ്ടം വിവര വിതരണത്തിനും ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുകൾ അനുയോജ്യമാണ്. പ്രകാശ സിഗ്നൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഫോട്ടോണിക് ഘടനയിലേക്ക് പുതിയ Eu³ + മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ സംയോജനത്തെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ പരിഗണന നൽകാം. ക്വാണ്ടം ഇന്റർനെറ്റിന്റെ അടിസ്ഥാനമായി അപൂർവ ഭൂമി തന്മാത്രകളെ ഈ കൃതി ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഭാവിയിലെ ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയ വാസ്തുവിദ്യകളിലേക്ക് ഒരു പ്രധാന ചുവടുവെപ്പ് നടത്തുന്നു.