Nouă strategie cuantică: qubiții de rotație revoluționează tehnologia!

Nouă strategie cuantică: qubiții de rotație revoluționează tehnologia!

Lumea tehnologiilor cuantice se confruntă cu evoluții interesante care au potențialul de a revoluționa fundamental procesarea informațiilor. La Institutul de Tehnologie din Karlsruhe (KIT), cercetătorii lucrează la metode inovatoare de îmbunătățire a qubiților de spin, care sunt cruciale pentru calculul cuantic și alte aplicații. Electronii, care au propriul moment unghiular, spinul, acționează ca magneți minusculi și sunt capabili să funcționeze ca biți cuantici în procesarea informațiilor cuantice. Acești qubiți pot presupune nu numai stările clasice 0 și 1, ci și suprapoziții, care cresc semnificativ densitatea informației și complexitatea sistemului. Această versatilitate face ca biții de spin să fie deosebit de promițători pentru aplicațiile viitoare în comunicațiile cuantice, detecția de înaltă precizie și ca dispozitive de stocare în computerele cuantice, cum ar fi KIT raportat.

O provocare deosebită este proiectarea și controlul structurilor de spin la nivel atomic. Aceasta include și citirea nedistructivă a informațiilor. În cea mai recentă publicație în Nature Communications, oamenii de știință KIT prezintă o nouă strategie de îmbunătățire a duratei de viață și a controlului qubitilor de spin molecular. Această strategie se bazează pe o structură de magnet dublu care integrează doi atomi de fier într-o moleculă. Un atom de fier este încorporat permanent în moleculă, în timp ce celălalt este andocat selectiv pentru a permite o interacțiune precisă. Această structură protejează partea rămasă a sistemului și prelungește durata de viață a spinării de cinci ori. Această structură complexă este creată folosind vârful fin al unui microscop de scanare tunel. Este demn de remarcat faptul că acest aranjament specific nu are loc în natură și moleculele modulare viitoare ar putea forma unități mai stabile pentru tehnologiile cuantice.

Potențial de comunicare cuantică și securitate

În paralel cu aceste evoluții în domeniul prelucrării informațiilor cuantice, Institutul Fraunhofer lucrează la utilizarea cuantelor încurcate pentru a asigura comunicarea și îmbunătățirea imaginii. Dr. Erik Beckert a dezvoltat o sursă de fotoni care produce 300.000 de perechi de fotoni încâlciți pe secundă. Acești fotoni gemeni sunt legați împreună, astfel încât măsurarea unui foton dezvăluie starea celuilalt - o proprietate care poate fi folosită pentru criptarea fizică pentru a preveni hacking-ul și scurgerile de date. Beckert explică că viitoarele chei cuantice pot fi distribuite partenerilor de comunicare prin satelit. Dacă s-ar încerca să asculte cu urechea, încurcarea ar fi stinsă, făcând interferența detectabilă.

Primul satelit european de criptare cuantică este programat să fie lansat în spațiu în 2022, iar Beckert și echipa sa sunt implicați în dezvoltarea acestuia. Criptarea cuantică prezintă un interes deosebit pentru industria financiară, furnizorii de telecomunicații și organizațiile guvernamentale. Proiectul QuNET este lansat într-o inițiativă cuprinzătoare care implică Fraunhofer, Max Planck și DLR. Obiectivul acestui proiect este de a construi o rețea de comunicații foarte sigură între locațiile guvernamentale, cu obiectivul pe termen lung de a permite operațiunile bancare online securizate criptografic cuantic.

Evoluții în comunicarea cuantică

În plus, 17 parteneri din Europa lucrează în proiectul UNIQORN pentru a crea o comunicare cuantică la prețuri accesibile pentru piața de masă. La Fraunhofer HHI din Berlin, sunt dezvoltate componente miniaturizate și compatibile cuantice care ar putea fi integrate în routere. Scopul este de a reduce costurile comunicării cuantice cu până la 90 la sută. Aceste progrese tehnologice promit nu numai să păstreze informațiile în siguranță, ci și să revoluționeze modul în care înțelegem comunicațiile globale.

În general, ne aflăm la un moment de cotitură în cercetarea arhitecturilor cuantice și a aplicațiilor lor practice. Spin qubits și comunicațiile cuantice ar putea pune bazele unei noi ere în procesarea informațiilor, asigurând în același timp securitatea datelor într-o lume din ce în ce mai digitalizată.