پلتفرم نوآورانه برای کامپیوترهای کوانتومی و ارتباطات

توانایی برهمکنش با نور، عملکردهای مهمی را برای سیستم های کوانتومی فراهم می کند، مانند برقراری ارتباط در فواصل زیاد، توانایی کلیدی برای کامپیوترهای کوانتومی آینده. با این حال، یافتن ماده ای که بتواند به طور کامل از خواص کوانتومی نور بهره برداری کند، بسیار دشوار است. یک تیم تحقیقاتی از CNRS و l’Université de Strasbourg، با پشتیبانی Chimie ParisTech-PSL و با همکاری تیم‌های آلمانی KIT، پتانسیل یک ماده جدید مبتنی بر خاک‌های کمیاب را به عنوان یک سیستم کوانتومی فوتونیک نشان داده‌اند. نتایج که در Nature منتشر شد، علاقه کریستال‌های مولکولی یوروپیوم را برای حافظه‌های کوانتومی و رایانه‌ها نشان می‌دهد.

در حالی که فناوری‌های کوانتومی نوید یک انقلاب را در آینده می‌دهند، اما هنوز هم به‌کارگیری آن‌ها پیچیده است. برای مثال، سیستم‌های کوانتومی که می‌توانند با نور تعامل داشته باشند و قابلیت‌های پردازشی برای اطلاعات و ارتباطات به‌ویژه از طریق فیبر نوری ایجاد کنند، نادر باقی می‌مانند. چنین پلتفرمی باید به طور ایده‌آل شامل یک رابط با نور و همچنین واحدهای ذخیره‌سازی اطلاعات باشد که به عبارتی یک حافظه است. پردازش اطلاعات نیز باید در این واحدها امکان پذیر باشد که به شکل اسپین هستند. ایجاد موادی که ارتباط بین چرخش و نور را در سطح کوانتومی امکان پذیر می کند، به ویژه دشوار است.

تیمی از دانشمندان از CNRS و l’Université de Strasbourg، با پشتیبانی Chimie ParisTech-PSL و با همکاری تیم های آلمانی KIT، به لطف فوق العاده آنها، ارزش بلورهای مولکولی یوروپیوم را برای ارتباطات کوانتومی و پردازشگرها با موفقیت نشان دادند. انتقال نوری باریک که تعاملات بهینه با نور را امکان پذیر می کند.

این کریستال ها محصول ترکیبی دو سیستم هستند که قبلاً در فناوری کوانتومی استفاده می شدند: یون های خاکی کمیاب (مانند یوروپیوم) و سیستم های مولکولی. کریستال های خاکی کمیاب به دلیل خواص نوری و چرخشی عالی خود شناخته شده اند، اما ادغام آنها در دستگاه های فوتونیک پیچیده است. سیستم‌های مولکولی عموماً فاقد اسپین (یک واحد ذخیره‌سازی یا محاسباتی) هستند، یا برعکس خطوط نوری آنقدر وسیع هستند که نمی‌توانند ارتباط قابل اعتمادی بین اسپین‌ها و نور ایجاد کنند.

کریستال های مولکولی یوروپیوم نشان دهنده پیشرفت بزرگی هستند، زیرا دارای عرض خط بسیار باریکی هستند. این به حالت‌های کوانتومی با عمر طولانی تبدیل می‌شود که برای نشان دادن ذخیره‌سازی یک پالس نور در داخل این کریستال‌های مولکولی استفاده می‌شود. علاوه بر این، اولین بلوک ساختمانی برای یک کامپیوتر کوانتومی که توسط نور کنترل می شود به دست آمده است. این ماده جدید برای فناوری‌های کوانتومی ویژگی‌هایی را ارائه می‌دهد که قبلاً دیده نشده بود، و راه را برای معماری‌های جدید برای رایانه‌ها و حافظه‌های کوانتومی هموار می‌کند که در آن نور نقش اصلی را ایفا می‌کند.

نتایج همچنین به لطف ترکیبات مولکولی زیادی که می توانند سنتز شوند، چشم اندازهای وسیعی را برای تحقیق باز می کند.

– این بیانیه مطبوعاتی در ابتدا در وب سایت CNRS منتشر شد