Jauna kvantu stratēģija: griešanās kubiti maina tehnoloģiju!

Jauna kvantu stratēģija: griešanās kubiti maina tehnoloģiju!

Kvantu tehnoloģiju pasaule saskaras ar aizraujošiem notikumiem, kas var būtiski mainīt informācijas apstrādi. Karlsrūes Tehnoloģiju institūtā (KIT) pētnieki strādā pie novatoriskām metodēm, lai uzlabotu spin kubitus, kas ir ļoti svarīgi kvantu skaitļošanai un citiem lietojumiem. Elektroni, kuriem ir savs leņķiskais impulss, spin, darbojas kā mazi magnēti un spēj darboties kā kvantu biti kvantu informācijas apstrādē. Šie kubiti var pieņemt ne tikai klasiskos stāvokļus 0 un 1, bet arī superpozīcijas, kas būtiski palielina informācijas blīvumu un sistēmas sarežģītību. Šī daudzpusība padara spin kubitus īpaši daudzsološus turpmākiem lietojumiem kvantu sakaros, augstas precizitātes sensoros un kā atmiņas ierīces kvantu datoros, piemēram, KOMPLEKTS ziņots.

Īpašs izaicinājums ir spin struktūru projektēšana un kontrole atomu līmenī. Tas ietver arī nesagraujošu informācijas lasīšanu. Savā jaunākajā publikācijā Nature Communications KIT zinātnieki iepazīstina ar jaunu stratēģiju, lai uzlabotu molekulāro spin kubitu kalpošanas laiku un kontroli. Šī stratēģija balstās uz dubultā magnēta struktūru, kas integrē divus dzelzs atomus vienā molekulā. Viens dzelzs atoms ir pastāvīgi iegults molekulā, bet otrs ir selektīvi piestiprināts, lai nodrošinātu precīzu mijiedarbību. Šī struktūra aizsargā atlikušo sistēmas daļu un pagarina griešanās kalpošanas laiku piecas reizes. Šī sarežģītā struktūra ir izveidota, izmantojot skenējošā tuneļa mikroskopa smalko galu. Ir vērts atzīmēt, ka šī īpašā vienošanās dabā nenotiek un nākotnes modulārās molekulas varētu veidot stabilākas kvantu tehnoloģiju vienības.

Kvantu komunikācijas un drošības potenciāls

Paralēli šiem notikumiem kvantu informācijas apstrādes jomā Fraunhofera institūts strādā pie sapīto kvantu izmantošanas, lai nodrošinātu saziņu un uzlabotu attēlveidošanu. Dr Eriks Bekerts ir izstrādājis fotonu avotu, kas rada iespaidīgus 300 000 sapinušos fotonu pāru sekundē. Šie dvīņu fotoni ir savienoti kopā, tāpēc, mērot vienu fotonu, tiek atklāts otra fotona stāvoklis - īpašība, ko var izmantot fiziskai šifrēšanai, lai novērstu uzlaušanu un datu noplūdi. Bekerts skaidro, ka nākotnes kvantu atslēgas sakaru partneriem var izplatīt, izmantojot satelītu. Ja tiktu veikts noklausīšanās mēģinājums, sapīšanās tiktu dzēsta, padarot traucējumus nosakāmus.

Plānots, ka 2022. gadā kosmosā tiks palaists pirmais Eiropas kvantu šifrēšanas satelīts, un tā izstrādē ir iesaistīts Bekerts un viņa komanda. Kvantu šifrēšana īpaši interesē finanšu nozari, telekomunikāciju pakalpojumu sniedzējus un valdības organizācijas. QuNET projekts tiek uzsākts visaptverošā iniciatīvā, kurā iesaistīti Fraunhofer, Max Planck un DLR. Šī projekta mērķis ir izveidot ļoti drošu sakaru tīklu starp valdības atrašanās vietām ar ilgtermiņa mērķi nodrošināt kvantu kriptogrāfiski drošu tiešsaistes banku darbību.

Attīstība kvantu komunikācijā

Turklāt 17 partneri no Eiropas strādā UNIQORN projektā, lai izveidotu pieejamu kvantu komunikāciju masu tirgum. Fraunhofer HHI Berlīnē tiek izstrādāti miniatūrizēti un ar kvantu saderīgi komponenti, kurus, iespējams, varētu integrēt maršrutētājos. Mērķis ir samazināt kvantu komunikācijas izmaksas līdz pat 90 procentiem. Šie tehnoloģiskie sasniegumi sola ne tikai nodrošināt informācijas drošību, bet arī mainīt veidu, kā mēs saprotam globālo komunikāciju.

Kopumā mēs esam pagrieziena punktā kvantu arhitektūru un to praktisko pielietojumu pētījumos. Spin kubiti un kvantu sakari varētu likt pamatus jaunam informācijas apstrādes laikmetam, vienlaikus nodrošinot datu drošību arvien vairāk digitalizētajā pasaulē.