Nova kvantna strategija: Spin qubits revolucionizira tehnologiju!

Nova kvantna strategija: Spin qubits revolucionizira tehnologiju!

Svijet kvantnih tehnologija suočava se s uzbudljivim razvojem koji ima potencijal iz temelja revolucionirati obradu informacija. Na Karlsruhe Institute of Technology (KIT), istraživači rade na inovativnim metodama za poboljšanje spin kubita, koji su ključni za kvantno računalstvo i druge primjene. Elektroni, koji imaju vlastiti kutni moment, spin, djeluju kao sićušni magneti i sposobni su funkcionirati kao kvantni bitovi u kvantnoj obradi informacija. Ovi kubiti mogu poprimiti ne samo klasična stanja 0 i 1, već i superpozicije, što značajno povećava gustoću informacija i složenost sustava. Ova svestranost čini spin kubite posebno obećavajućim za buduće primjene u kvantnim komunikacijama, visokopreciznim senzorima i kao uređaji za pohranu u kvantnim računalima, kao što su KIT prijavio.

Poseban izazov predstavlja dizajn i kontrola spinskih struktura na atomskoj razini. To također uključuje nedestruktivno čitanje informacija. U svojoj najnovijoj publikaciji u časopisu Nature Communications, znanstvenici KIT-a predstavljaju novu strategiju za poboljšanje životnog vijeka i kontrolu molekularnih spin kubita. Ova se strategija oslanja na dvostruku magnetsku strukturu koja integrira dva atoma željeza u jednu molekulu. Jedan atom željeza trajno je ugrađen u molekulu, dok je drugi selektivno spojen kako bi se omogućila precizna interakcija. Ova struktura štiti preostali dio sustava i produljuje vijek trajanja centrifuge pet puta. Ova složena struktura stvorena je pomoću finog vrha skenirajućeg tunelskog mikroskopa. Vrijedno je napomenuti da se ovaj specifični raspored ne pojavljuje u prirodi i buduće modularne molekule mogle bi tvoriti stabilnije jedinice za kvantne tehnologije.

Potencijal za kvantnu komunikaciju i sigurnost

Paralelno s ovim razvojem na polju kvantne obrade informacija, Fraunhofer institut radi na korištenju zapletenih kvanta za osiguranje komunikacije i poboljšanje slike. Dr. Erik Beckert razvio je izvor fotona koji proizvodi impresivnih 300.000 zapletenih parova fotona u sekundi. Ovi fotoni blizanci međusobno su povezani, tako da mjerenje jednog fotona otkriva stanje drugog fotona - svojstvo koje se može koristiti za fizičku enkripciju kako bi se spriječilo hakiranje i curenje podataka. Beckert objašnjava da se budući kvantni ključevi mogu distribuirati komunikacijskim partnerima putem satelita. Ako bi se pokušalo prisluškivati, zapetljanost bi se ugasila, čineći smetnju vidljivom.

Prvi europski satelit za kvantnu enkripciju trebao bi biti lansiran u svemir 2022. godine, a Beckert i njegov tim sudjeluju u njegovom razvoju. Kvantna enkripcija je od posebnog interesa za financijsku industriju, pružatelje telekomunikacijskih usluga i vladine organizacije. Projekt QuNET pokrenut je kao opsežna inicijativa koja uključuje Fraunhofera, Maxa Plancka i DLR. Cilj ovog projekta je izgraditi visoko sigurnu komunikacijsku mrežu između vladinih lokacija, s dugoročnim ciljem omogućavanja kvantno kriptografski zaštićenog internetskog bankarstva.

Razvoj kvantne komunikacije

Osim toga, 17 partnera iz Europe radi na projektu UNIQORN za stvaranje pristupačne kvantne komunikacije za masovno tržište. U Fraunhofer HHI u Berlinu razvijaju se minijaturizirane i kvantno kompatibilne komponente koje bi se mogle integrirati u rutere. Cilj je smanjiti troškove kvantne komunikacije do 90 posto. Ova tehnološka dostignuća obećavaju ne samo zaštitu informacija, već i revoluciju u načinu na koji razumijemo globalne komunikacije.

Sve u svemu, nalazimo se na prekretnici u istraživanju kvantnih arhitektura i njihovih praktičnih primjena. Spin qubits i kvantne komunikacije mogle bi postaviti temelje za novu eru u obradi informacija, istovremeno osiguravajući sigurnost podataka u sve digitaliziranijem svijetu.