Нова квантова стратегия: Spin qubits революционизират технологията!

Нова квантова стратегия: Spin qubits революционизират технологията!

Светът на квантовите технологии е изправен пред вълнуващи развития, които имат потенциала да революционизират фундаментално обработката на информация. В Технологичния институт в Карлсруе (KIT) изследователите работят върху иновативни методи за подобряване на спиновите кубити, които са от решаващо значение за квантовите изчисления и други приложения. Електроните, които имат свой собствен ъглов момент, въртенето, действат като малки магнити и са в състояние да функционират като квантови битове в квантовата обработка на информация. Тези кубити могат да приемат не само класическите състояния 0 и 1, но и суперпозиции, които значително увеличават плътността на информацията и сложността на системата. Тази гъвкавост прави въртящите се кубити особено обещаващи за бъдещи приложения в квантовите комуникации, високопрецизно наблюдение и като устройства за съхранение в квантови компютри, като напр. КОМПЛЕКТ докладвани.

Особено предизвикателство е проектирането и контрола на спинови структури на атомно ниво. Това включва и недеструктивното четене на информация. В последната си публикация в Nature Communications учените от KIT представят нова стратегия за подобряване на живота и контрола на молекулярните спин кубити. Тази стратегия разчита на двойна магнитна структура, която интегрира два железни атома в една молекула. Един железен атом е постоянно вграден в молекулата, докато другият е селективно закачен, за да позволи прецизно взаимодействие. Тази структура предпазва останалата част от системата и удължава живота на въртенето пет пъти. Тази сложна структура е създадена с помощта на финия връх на сканиращ тунелен микроскоп. Струва си да се отбележи, че тази специфична подредба не се среща в природата и бъдещите модулни молекули могат да образуват по-стабилни единици за квантовите технологии.

Потенциал за квантова комуникация и сигурност

Успоредно с тези разработки в областта на обработката на квантовата информация, институтът Fraunhofer работи върху използването на заплетени кванти за осигуряване на комуникация и подобряване на изображенията. Д-р Ерик Бекерт е разработил източник на фотони, който произвежда впечатляващите 300 000 заплетени двойки фотони в секунда. Тези двойни фотони са свързани заедно, така че измерването на единия фотон разкрива състоянието на другия – свойство, което може да се използва за физическо криптиране, за да се предотврати хакване и изтичане на данни. Бекерт обяснява, че бъдещите квантови ключове могат да бъдат разпространявани до комуникационни партньори чрез сателит. Ако бъде направен опит за подслушване, заплитането ще бъде потушено, което ще направи смущението откриваемо.

Първият европейски сателит за квантово криптиране е планиран да бъде изстрелян в космоса през 2022 г., а Бекерт и неговият екип участват в разработването му. Квантовото криптиране е от особен интерес за финансовата индустрия, телекомуникационните доставчици и правителствените организации. Проектът QuNET се стартира в цялостна инициатива, включваща Fraunhofer, Max Planck и DLR. Целта на този проект е да се изгради изключително защитена комуникационна мрежа между правителствени локации, с дългосрочната цел да се даде възможност за квантово криптографски защитено онлайн банкиране.

Развитие на квантовата комуникация

В допълнение, 17 партньори от Европа работят в проекта UNIQORN за създаване на достъпна квантова комуникация за масовия пазар. Във Fraunhofer HHI в Берлин се разработват миниатюризирани и квантово съвместими компоненти, които биха могли да бъдат интегрирани в рутери. Целта е да се намалят разходите за квантова комуникация с до 90 процента. Тези технологични постижения обещават не само да запазят информацията защитена, но и да революционизират начина, по който разбираме глобалните комуникации.

Като цяло сме в повратна точка в изследванията на квантовите архитектури и техните практически приложения. Спиновите кубити и квантовите комуникации могат да положат основите на нова ера в обработката на информация, като същевременно гарантират сигурността на данните в един все по-дигитализиран свят.