ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയം: തന്മാത്രകൾ, അപൂർവ ഭൂമി, ഒപ്റ്റിക്കൽ

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു പുതിയ വിവര സാങ്കേതിക വിദ്യയാണ് ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ ടെക്നോളജി, അതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഭൗതിക വിവരങ്ങൾ എൻകോഡ് ചെയ്യുകയും കണക്കുകൂട്ടുകയും കൈമാറുകയും ചെയ്യുന്നു.ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റം. ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ ടെക്നോളജിയുടെ വികസനവും പ്രയോഗവും നമ്മെ "ക്വാണ്ടം യുഗത്തിലേക്ക്" കൊണ്ടുവരും, കൂടാതെ ഉയർന്ന തൊഴിൽ കാര്യക്ഷമതയും കൂടുതൽ സുരക്ഷിതമായ ആശയവിനിമയ രീതികളും കൂടുതൽ സൗകര്യപ്രദവും ഹരിതവുമായ ജീവിതശൈലി സാക്ഷാത്കരിക്കും.

ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ആശയവിനിമയത്തിൻ്റെ കാര്യക്ഷമത പ്രകാശവുമായി ഇടപഴകാനുള്ള അവയുടെ കഴിവിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഒപ്റ്റിക്കലിൻ്റെ ക്വാണ്ടം ഗുണങ്ങളെ പൂർണ്ണമായി പ്രയോജനപ്പെടുത്താൻ കഴിയുന്ന ഒരു മെറ്റീരിയൽ കണ്ടെത്തുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.

അടുത്തിടെ, പാരീസിലെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിസ്ട്രിയിലെയും കാൾസ്രൂ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജിയിലെയും ഒരു ഗവേഷക സംഘം ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റങ്ങളിലെ പ്രയോഗങ്ങൾക്കായി അപൂർവ എർത്ത് യൂറോപ്പിയം അയോണുകളെ (Eu³ +) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു തന്മാത്രാ ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ സാധ്യതകൾ തെളിയിച്ചു. ഈ Eu³ + മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ അൾട്രാ-നാരോ ലൈൻവിഡ്ത്ത് എമിഷൻ പ്രകാശവുമായി കാര്യക്ഷമമായ ഇടപെടൽ സാധ്യമാക്കുന്നുവെന്നും അതിൽ പ്രധാനപ്പെട്ട മൂല്യമുണ്ടെന്നും അവർ കണ്ടെത്തി.ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയംക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗും.

ചിത്രം 1: അപൂർവ ഭൂമിയിലെ യൂറോപ്പിയം മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയം

ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകൾ സൂപ്പർഇമ്പോസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും, അതിനാൽ ക്വാണ്ടം വിവരങ്ങൾ സൂപ്പർഇമ്പോസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഒരൊറ്റ ക്യുബിറ്റിന് 0-നും 1-നും ഇടയിലുള്ള വിവിധ സംസ്ഥാനങ്ങളെ ഒരേസമയം പ്രതിനിധീകരിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ബാച്ചുകളിൽ സമാന്തരമായി ഡാറ്റ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുന്നു. തൽഫലമായി, പരമ്പരാഗത ഡിജിറ്റൽ കമ്പ്യൂട്ടറുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ശക്തി ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കും. എന്നിരുന്നാലും, കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്തുന്നതിന്, ക്വിറ്റുകളുടെ സൂപ്പർപോസിഷൻ ഒരു നിശ്ചിത സമയത്തേക്ക് സ്ഥിരമായി നിലനിൽക്കണം. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിൽ, സ്ഥിരതയുടെ ഈ കാലഘട്ടത്തെ കോഹറൻസ് ലൈഫ് ടൈം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. സങ്കീർണ്ണമായ തന്മാത്രകളുടെ ന്യൂക്ലിയർ സ്പിന്നുകൾക്ക് ദീർഘായുസ്സോടെ സൂപ്പർപോസിഷൻ അവസ്ഥകൾ കൈവരിക്കാൻ കഴിയും, കാരണം ന്യൂക്ലിയർ സ്പിന്നുകളിൽ പരിസ്ഥിതിയുടെ സ്വാധീനം ഫലപ്രദമായി സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.

അപൂർവ ഭൂമി അയോണുകളും മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലുകളും ക്വാണ്ടം സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന രണ്ട് സംവിധാനങ്ങളാണ്. അപൂർവ ഭൂമി അയോണുകൾക്ക് മികച്ച ഒപ്റ്റിക്കൽ, സ്പിൻ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, പക്ഷേ അവ സംയോജിപ്പിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ. മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലുകൾ സംയോജിപ്പിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്, എന്നാൽ എമിഷൻ ബാൻഡുകൾ വളരെ വിശാലമായതിനാൽ സ്പിന്നും പ്രകാശവും തമ്മിൽ വിശ്വസനീയമായ ബന്ധം സ്ഥാപിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്.

ഈ സൃഷ്ടിയിൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത അപൂർവ എർത്ത് മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലുകൾ രണ്ടിൻ്റെയും ഗുണങ്ങളെ ഭംഗിയായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നു, ലേസർ എക്‌സിറ്റേഷനിൽ Eu³ + ന് ന്യൂക്ലിയർ സ്പിൻ സംബന്ധിച്ച വിവരങ്ങൾ വഹിക്കുന്ന ഫോട്ടോണുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയും. പ്രത്യേക ലേസർ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ, കാര്യക്ഷമമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ/ന്യൂക്ലിയർ സ്പിൻ ഇൻ്റർഫേസ് സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ഇതിൻ്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ന്യൂക്ലിയർ സ്പിൻ ലെവൽ അഡ്രസിംഗ്, ഫോട്ടോണുകളുടെ യോജിച്ച സംഭരണം, ആദ്യത്തെ ക്വാണ്ടം ഓപ്പറേഷൻ നടപ്പിലാക്കൽ എന്നിവ ഗവേഷകർ മനസ്സിലാക്കി.

കാര്യക്ഷമമായ ക്വാണ്ടം കംപ്യൂട്ടിംഗിനായി, ഒന്നിലധികം ക്യുബിറ്റുകൾ സാധാരണയായി ആവശ്യമാണ്. മേൽപ്പറഞ്ഞ തന്മാത്രാ പരലുകളിലെ Eu³ +, സ്‌ട്രേ ഇലക്‌ട്രിക് ഫീൽഡ് കപ്ലിംഗിലൂടെ ക്വാണ്ടം എൻടാൻഗിൽമെൻ്റ് നേടാൻ കഴിയുമെന്ന് ഗവേഷകർ തെളിയിച്ചു, അങ്ങനെ ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ പ്രോസസ്സിംഗ് സാധ്യമാക്കുന്നു. തന്മാത്രാ പരലുകളിൽ ഒന്നിലധികം അപൂർവ ഭൂമി അയോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതിനാൽ, താരതമ്യേന ഉയർന്ന ക്വിറ്റ് സാന്ദ്രത കൈവരിക്കാൻ കഴിയും.

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിൻ്റെ മറ്റൊരു ആവശ്യകത വ്യക്തിഗത ക്വിറ്റുകളുടെ വിലാസമാണ്. ഈ ജോലിയിലെ ഒപ്റ്റിക്കൽ അഡ്രസ്സിംഗ് ടെക്നിക് വായനയുടെ വേഗത മെച്ചപ്പെടുത്താനും സർക്യൂട്ട് സിഗ്നലിൻ്റെ ഇടപെടൽ തടയാനും കഴിയും. മുൻ പഠനങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച്, ഈ കൃതിയിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്ത Eu³ + മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ കോഹറൻസ് ഏകദേശം ആയിരം മടങ്ങ് മെച്ചപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്, അതിനാൽ ന്യൂക്ലിയർ സ്പിൻ അവസ്ഥകൾ ഒരു പ്രത്യേക രീതിയിൽ ഒപ്റ്റിക്കലായി കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയും.

റിമോട്ട് ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയത്തിനായി ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ദീർഘദൂര ക്വാണ്ടം വിവര വിതരണത്തിനും ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുകൾ അനുയോജ്യമാണ്. പുതിയ Eu³ + മോളിക്യുലാർ ക്രിസ്റ്റലുകളെ ഫോട്ടോണിക് ഘടനയിലേക്ക് സംയോജിപ്പിച്ച് തിളക്കമുള്ള സിഗ്നൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് കൂടുതൽ പരിഗണന നൽകാം. ഈ കൃതി ക്വാണ്ടം ഇൻ്റർനെറ്റിൻ്റെ അടിസ്ഥാനമായി അപൂർവ ഭൂമി തന്മാത്രകളെ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഭാവിയിലെ ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയ ആർക്കിടെക്ചറുകളിലേക്ക് ഒരു സുപ്രധാന ചുവടുവെപ്പ് നടത്തുന്നു.