Uus kvantstrateegia: pöörlevad kubitid muudavad tehnoloogia revolutsiooniliseks!

Uus kvantstrateegia: pöörlevad kubitid muudavad tehnoloogia revolutsiooniliseks!

Kvanttehnoloogiate maailm seisab silmitsi põnevate arengutega, mis võivad infotöötlust põhjalikult muuta. Karlsruhe Tehnoloogiainstituudis (KIT) töötavad teadlased uuenduslike meetodite kallal, et parandada spin-kubiteid, mis on kvantarvutuse ja muude rakenduste jaoks üliolulised. Elektronid, millel on oma nurkimpulss ehk spin, toimivad pisikeste magnetidena ja on võimelised toimima kvantbittidena kvantinformatsiooni töötlemisel. Need kubitid võivad eeldada mitte ainult klassikalisi olekuid 0 ja 1, vaid ka superpositsioone, mis suurendavad oluliselt teabetihedust ja süsteemi keerukust. See mitmekülgsus muudab spin-kubitid eriti paljutõotavaks tulevaste rakenduste jaoks kvantkommunikatsioonis, ülitäpse anduriga ja salvestusseadmetena kvantarvutites, nagu näiteks KOMPLEKT teatatud.

Eriliseks väljakutseks on spin-struktuuride projekteerimine ja juhtimine aatomitasandil. See hõlmab ka teabe mittepurustavat lugemist. Oma viimases väljaandes Nature Communications tutvustavad KIT-i teadlased uut strateegiat molekulaarsete spin-kubittide eluea ja kontrolli parandamiseks. See strateegia põhineb topeltmagnetstruktuuril, mis integreerib kaks rauaaatomit ühte molekuli. Üks rauaaatom on molekuli püsivalt põimitud, teine ​​aga valikuliselt dokitud, et võimaldada täpset interaktsiooni. See struktuur kaitseb süsteemi ülejäänud osa ja pikendab tsentrifuugi eluiga viis korda. See keeruline struktuur luuakse skaneeriva tunnelmikroskoobi peene otsa abil. Väärib märkimist, et seda spetsiifilist paigutust looduses ei esine ja tulevased modulaarsed molekulid võivad moodustada kvanttehnoloogiate jaoks stabiilsemaid üksusi.

Kvantside ja turvalisuse potentsiaal

Paralleelselt nende arengutega kvantteabe töötlemise valdkonnas tegeleb Fraunhoferi instituut kommunikatsiooni tagamiseks ja pildistamise parandamiseks takerdunud kvantide kasutamisega. Dr Erik Beckert on välja töötanud footoniallika, mis toodab muljetavaldavalt 300 000 takerdunud footonipaari sekundis. Need kaksikfootonid on omavahel seotud, nii et ühe footoni mõõtmine näitab teise oleku – omadust, mida saab kasutada füüsiliseks krüptimiseks, et vältida häkkimist ja andmeleket. Beckert selgitab, et tulevasi kvantvõtmeid saab sidepartneritele levitada satelliidi kaudu. Kui tehakse pealtkuulamiskatse, kustub takerdumine, muutes häired tuvastatavaks.

Esimene Euroopa kvantkrüpteerimise satelliit plaanitakse kosmosesse saata 2022. aastal ning selle väljatöötamisse on kaasatud Beckert ja tema meeskond. Kvantkrüptimine pakub erilist huvi finantssektorile, telekommunikatsiooniteenuste pakkujatele ja valitsusasutustele. Projekt QuNET käivitatakse laiaulatusliku algatusena, kuhu on kaasatud Fraunhofer, Max Planck ja DLR. Selle projekti eesmärk on ehitada väga turvaline sidevõrk valitsusasutuste vahel, mille pikaajaline eesmärk on võimaldada kvantkrüptograafiliselt turvatud internetipangandus.

Kvantkommunikatsiooni arengud

Lisaks töötab UNIQORN projektis 17 partnerit Euroopast, et luua massiturule taskukohane kvantkommunikatsioon. Berliinis asuvas Fraunhofer HHI-s töötatakse välja miniatuurseid ja kvantühilduvaid komponente, mida saaks integreerida ruuteritesse. Eesmärk on vähendada kvantkommunikatsiooni kulusid kuni 90 protsenti. Need tehnoloogilised edusammud tõotavad mitte ainult hoida teavet turvalisena, vaid muudavad ka pöörde viisi, kuidas me mõistame globaalset suhtlust.

Üldiselt oleme kvantarhitektuuride ja nende praktiliste rakenduste uurimisel pöördepunktis. Spin-qubits ja kvantkommunikatsioon võivad panna aluse teabetöötluse uuele ajastule, tagades samal ajal andmeturbe üha enam digitaliseeruvas maailmas.