क्वांटम माहिती तंत्रज्ञान हे क्वांटम यांत्रिकीवर आधारित एक नवीन माहिती तंत्रज्ञान आहे, जे भौतिक माहितीला सांकेतिक रूप देते, त्यावर प्रक्रिया करते आणि प्रसारित करते.क्वांटम प्रणालीक्वांटम माहिती तंत्रज्ञानाचा विकास आणि वापर आपल्याला “क्वांटम युगात” घेऊन जाईल आणि त्यामुळे उच्च कार्यक्षमता, अधिक सुरक्षित संवाद पद्धती तसेच अधिक सोयीस्कर आणि हरित जीवनशैली साकार होईल.
क्वांटम प्रणालींमधील संवादाची कार्यक्षमता ही प्रकाशाशी आंतरक्रिया करण्याच्या त्यांच्या क्षमतेवर अवलंबून असते. तथापि, प्रकाशाच्या क्वांटम गुणधर्मांचा पुरेपूर फायदा घेऊ शकेल असा पदार्थ शोधणे खूप कठीण आहे.
अलीकडेच, पॅरिसमधील रसायनशास्त्र संस्था आणि कार्ल्सरू इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी येथील एका संशोधन पथकाने एकत्रितपणे दुर्मिळ पृथ्वी युरोपियम आयन (Eu³+) वर आधारित एका आण्विक स्फटिकाची प्रकाशीय क्वांटम प्रणालींमधील उपयोगांसाठी असलेली क्षमता दाखवून दिली. त्यांना असे आढळले की या Eu³+ आण्विक स्फटिकाचे अत्यंत अरुंद रेषा-रुंदीचे उत्सर्जन प्रकाशासोबत प्रभावी आंतरक्रिया करण्यास सक्षम करते आणि त्याचे महत्त्वपूर्ण मूल्य आहे.क्वांटम कम्युनिकेशनआणि क्वांटम कंप्युटिंग.
आकृती १: दुर्मिळ पृथ्वी युरोपियम आण्विक स्फटिकांवर आधारित क्वांटम संप्रेषण
क्वांटम अवस्था एकमेकांवर अध्यारोपित केल्या जाऊ शकतात, त्यामुळे क्वांटम माहिती अध्यारोपित केली जाऊ शकते. एकच क्युबिट एकाच वेळी 0 आणि 1 मधील विविध अवस्था दर्शवू शकतो, ज्यामुळे डेटावर समांतरपणे बॅचमध्ये प्रक्रिया करणे शक्य होते. परिणामी, पारंपरिक डिजिटल संगणकांच्या तुलनेत क्वांटम संगणकांची संगणकीय शक्ती घातांकीय पद्धतीने वाढेल. तथापि, संगणकीय क्रिया करण्यासाठी, क्युबिट्सचे अध्यारोपण काही कालावधीसाठी स्थिरपणे टिकून राहणे आवश्यक आहे. क्वांटम मेकॅनिक्समध्ये, स्थिरतेच्या या कालावधीला 'सुसंगतता आयुर्मान' (coherence lifetime) म्हणून ओळखले जाते. जटिल रेणूंचे केंद्रकीय स्पिन दीर्घ स्थिर आयुर्मानासह अध्यारोपण अवस्था प्राप्त करू शकतात, कारण केंद्रकीय स्पिनवरील पर्यावरणाचा प्रभाव प्रभावीपणे रोखला जातो.
दुर्लभ मृदा आयन आणि आण्विक स्फटिक या दोन प्रणाली क्वांटम तंत्रज्ञानामध्ये वापरल्या गेल्या आहेत. दुर्लभ मृदा आयनांमध्ये उत्कृष्ट प्रकाशीय आणि स्पिन गुणधर्म असतात, परंतु त्यांना एकत्रित करणे कठीण असते.ऑप्टिकल उपकरणेआण्विक स्फटिकांचे एकत्रीकरण करणे सोपे असते, परंतु उत्सर्जन पट्टे खूप रुंद असल्यामुळे स्पिन आणि प्रकाश यांच्यात एक विश्वसनीय संबंध प्रस्थापित करणे कठीण असते.
या संशोधनात विकसित केलेले दुर्मिळ मृदा आण्विक स्फटिक दोन्हीचे फायदे सुबकपणे एकत्र आणतात, कारण लेझर उत्तेजनाखाली, Eu³+ हे केंद्रकीय स्पिनबद्दल माहिती असलेले फोटॉन उत्सर्जित करू शकतात. विशिष्ट लेझर प्रयोगांद्वारे, एक कार्यक्षम ऑप्टिकल/केंद्रकीय स्पिन इंटरफेस तयार केला जाऊ शकतो. या आधारावर, संशोधकांनी पुढे केंद्रकीय स्पिन पातळी ओळखणे, फोटॉनची सुसंगत साठवणूक आणि पहिल्या क्वांटम ऑपरेशनची अंमलबजावणी साध्य केली.
कार्यक्षम क्वांटम संगणनासाठी, सामान्यतः अनेक गुंतलेल्या क्युबिट्सची आवश्यकता असते. संशोधकांनी दाखवून दिले की, वरील आण्विक स्फटिकांमधील Eu³+ हे विचलित विद्युत क्षेत्र युग्मनाद्वारे क्वांटम गुंतागुंत साधू शकतात, ज्यामुळे क्वांटम माहिती प्रक्रिया शक्य होते. या आण्विक स्फटिकांमध्ये अनेक दुर्मिळ पृथ्वी आयन असल्यामुळे, तुलनेने उच्च क्युबिट घनता साधता येते.
क्वांटम कम्प्युटिंगसाठी आणखी एक आवश्यकता म्हणजे वैयक्तिक क्युबिट्सची ॲड्रेसेबिलिटी. या कामातील ऑप्टिकल ॲड्रेसिंग तंत्रामुळे वाचनाचा वेग वाढू शकतो आणि सर्किट सिग्नलचा व्यत्यय टाळता येतो. मागील अभ्यासांच्या तुलनेत, या कामात नोंदवलेली Eu³+ आण्विक स्फटिकांची ऑप्टिकल सुसंगतता सुमारे हजार पटीने सुधारली आहे, ज्यामुळे केंद्रकीय स्पिन अवस्था एका विशिष्ट प्रकारे ऑप्टिकली हाताळता येतात.
दूरस्थ क्वांटम संवादासाठी क्वांटम संगणकांना जोडण्याकरिता, दूर अंतरावरील क्वांटम माहिती वितरणासाठी ऑप्टिकल सिग्नल देखील उपयुक्त आहेत. प्रकाशमान सिग्नल वाढवण्यासाठी फोटोनिक संरचनेत नवीन Eu³+ आण्विक स्फटिकांच्या एकत्रीकरणावर अधिक विचार केला जाऊ शकतो. हे कार्य क्वांटम इंटरनेटचा आधार म्हणून दुर्मिळ पृथ्वी रेणूंचा वापर करते आणि भविष्यातील क्वांटम संवाद वास्तुरचनांच्या दिशेने एक महत्त्वाचे पाऊल टाकते.
पोस्ट करण्याची वेळ: ०२-जानेवारी-२०२४