Ερευνητές ανέπτυξαν ένα νέο μοριακό qubit βασισμένο σε άτομο erbium, το οποίο μπορεί να κωδικοποιεί κβαντικές πληροφορίες μαγνητικά και να τις μεταδίδει χρησιμοποιώντας τα ίδια μήκη κύματος με τα σημερινά δίκτυα οπτικών ινών. Η πρόοδος αυτή θεωρείται σημαντική για τη μελλοντική δημιουργία κβαντικού διαδικτύου.
Το erbium — στοιχείο σπάνιων γαιών — διαθέτει οπτικές και μαγνητικές ιδιότητες που το καθιστούν κατάλληλο για επικοινωνία σε τηλεπικοινωνιακά μήκη κύματος. Χάρη σε αυτό, το νέο qubit μπορεί να ενσωματωθεί ευκολότερα σε τσιπ πυριτίου, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο συμπαγή και πρακτικά κβαντικά συστήματα στο μέλλον.
Σύμφωνα με τη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 2 Οκτωβρίου στο Science, η τεχνολογία αυτή αποτελεί ένα «υποσχόμενο δομικό στοιχείο» για την ανάπτυξη κλιμακούμενων κβαντικών συστημάτων, από ασφαλείς επικοινωνίες έως δίκτυα κβαντικών υπολογιστών σε μεγάλες αποστάσεις.
Τα τελευταία χρόνια έχουν πραγματοποιηθεί πολλές προσπάθειες για την εξέλιξη των τεχνολογιών που απαιτούνται για ένα κβαντικό διαδίκτυο. Ένα πρόσφατο παράδειγμα είναι ένα νέο τσιπ που επιτρέπει τη μετάδοση κβαντικών σημάτων μέσα από υπαρκτές οπτικές υποδομές. Στο νέο αυτό έργο, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν στη δημιουργία ενός διαφορετικού είδους qubit, σχεδιασμένου ειδικά για αποτελεσματική μεταφορά δεδομένων.
Όπως εξήγησε ο David Awschalom, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, η ευελιξία των μοριακών qubit erbium φέρνει τα κβαντικά δίκτυα πιο κοντά στο να συνεργαστούν απευθείας με την τεχνολογία που χρησιμοποιείται ήδη στις τηλεπικοινωνίες.
Τι είναι τα μοριακά qubit;
Τα qubit αποτελούν το θεμελιώδες στοιχείο της κβαντικής πληροφορικής και διαφέρουν σημαντικά από τα κλασικά bits, καθώς μπορούν να βρίσκονται ταυτόχρονα σε πολλαπλές καταστάσεις χάρη στο φαινόμενο της υπέρθεσης.
Παραδοσιακά, τα qubit υλοποιούνται με τρεις τρόπους:
• υπεραγώγιμα κυκλώματα,
• παγιδευμένα ιόντα,
• φωτονικά συστήματα.
Τα μοριακά qubit, από την άλλη, χρησιμοποιούν μεμονωμένα μόρια — συχνά με στοιχεία σπάνιων γαιών — όπου η κβαντική κατάσταση καθορίζεται από το σπιν ενός ηλεκτρονίου. Το σπιν αυτό λειτουργεί σαν ένα μικροσκοπικό μαγνητικό πεδίο, το οποίο μπορεί να αντιστοιχεί σε «0», «1» ή συνδυασμό των δύο.
Η νέα αυτή προσέγγιση φέρνει το κβαντικό διαδίκτυο πιο κοντά στην πραγματικότητα, αξιοποιώντας τεχνολογία που μπορεί να συνυπάρξει με τις υπάρχουσες οπτικές υποδομές.
