Nauja kvantinė strategija: sukimosi kubitai sukelia revoliuciją technologijose!

Nauja kvantinė strategija: sukimosi kubitai sukelia revoliuciją technologijose!

Kvantinių technologijų pasaulis susiduria su įdomiais pokyčiais, kurie gali iš esmės pakeisti informacijos apdorojimą. Karlsruhe technologijos institute (KIT) mokslininkai dirba su naujoviškais metodais, kaip pagerinti sukinius, kurie yra labai svarbūs kvantiniam skaičiavimui ir kitoms programoms. Elektronai, turintys savo kampinį impulsą, sukinį, veikia kaip maži magnetai ir gali veikti kaip kvantiniai bitai apdorojant kvantinę informaciją. Šie kubitai gali turėti ne tik klasikines būsenas 0 ir 1, bet ir superpozicijas, kurios žymiai padidina informacijos tankį ir sistemos sudėtingumą. Dėl šio universalumo sukiniai kubitai yra ypač perspektyvūs ateities taikymams kvantinių ryšių, didelio tikslumo jutimo ir kaip saugojimo įrenginiai kvantiniuose kompiuteriuose, pvz. RINKINYS pranešė.

Ypatingas iššūkis yra sukimosi struktūrų projektavimas ir valdymas atominiu lygmeniu. Tai taip pat apima nedestruktyvų informacijos skaitymą. Naujausiame leidinyje „Nature Communications“ KIT mokslininkai pristato naują strategiją, skirtą pagerinti molekulinių sukimosi kubitų tarnavimo laiką ir kontrolę. Ši strategija remiasi dvigubo magneto struktūra, kuri sujungia du geležies atomus į vieną molekulę. Vienas geležies atomas yra visam laikui įterptas į molekulę, o kitas yra selektyviai prijungtas, kad būtų galima tiksliai sąveikauti. Ši struktūra apsaugo likusią sistemos dalį ir penkis kartus pailgina sukimo laiką. Ši sudėtinga struktūra sukurta naudojant smulkų skenuojančio tunelinio mikroskopo galiuką. Verta paminėti, kad tokio specifinio susitarimo gamtoje nėra, o būsimos modulinės molekulės galėtų sudaryti stabilesnius kvantinių technologijų vienetus.

Kvantinės komunikacijos ir saugumo potencialas

Lygiagrečiai su šiais kvantinės informacijos apdorojimo pokyčiais, Fraunhoferio institutas stengiasi naudoti susietus kvantus, kad užtikrintų ryšį ir pagerintų vaizdavimą. Dr. Erikas Beckertas sukūrė fotonų šaltinį, kuris sukuria įspūdingą 300 000 įsipainiojusių fotonų porų per sekundę. Šie dvyniai fotonai yra tarpusavyje sujungti, todėl matuojant vieną fotoną atskleidžiama kito būsena – ši savybė gali būti naudojama fiziniam šifravimui, kad būtų išvengta įsilaužimų ir duomenų nutekėjimo. Beckert paaiškina, kad būsimi kvantiniai raktai gali būti platinami ryšio partneriams per palydovą. Jei būtų bandoma pasiklausyti, įsipainiojimas būtų užgesintas, kad būtų galima aptikti trukdžius.

Pirmąjį Europos kvantinio šifravimo palydovą į kosmosą planuojama paleisti 2022 m., o jo kūrime dalyvauja Beckertas ir jo komanda. Kvantinis šifravimas yra ypač svarbus finansų pramonei, telekomunikacijų paslaugų teikėjams ir vyriausybinėms organizacijoms. QuNET projektas pradedamas pagal išsamią iniciatyvą, kurioje dalyvauja Fraunhofer, Max Planck ir DLR. Šio projekto tikslas – sukurti itin saugų ryšių tinklą tarp vyriausybinių vietovių, siekiant ilgalaikio tikslo įgalinti kvantinę kriptografiškai apsaugotą internetinę bankininkystę.

Kvantinės komunikacijos raida

Be to, 17 partnerių iš Europos dirba UNIQORN projekte, siekdami sukurti prieinamą kvantinę komunikaciją masinei rinkai. Fraunhofer HHI Berlyne kuriami miniatiūriniai ir su kvantiniais parametrais suderinami komponentai, kuriuos būtų galima integruoti į maršrutizatorius. Taip siekiama sumažinti kvantinio ryšio kaštus iki 90 procentų. Ši technologinė pažanga žada ne tik užtikrinti informacijos saugumą, bet ir pakeisti pasaulio komunikacijos supratimą.

Apskritai, kvantinės architektūros ir jų praktinio pritaikymo tyrimuose esame lūžio taške. Sukimo kubitai ir kvantinės komunikacijos galėtų padėti pagrindus naujai informacijos apdorojimo erai, kartu užtikrinant duomenų saugumą vis labiau skaitmenizuotame pasaulyje.