Nova kvantna strategija: Spin kubiti revolucionirajo tehnologijo!

Nova kvantna strategija: Spin kubiti revolucionirajo tehnologijo!

Svet kvantnih tehnologij se sooča z vznemirljivim razvojem, ki lahko korenito spremeni obdelavo informacij. Na Tehnološkem inštitutu Karlsruhe (KIT) raziskovalci delajo na inovativnih metodah za izboljšanje spin kubitov, ki so ključni za kvantno računalništvo in druge aplikacije. Elektroni, ki imajo lastno vrtilno količino, delujejo kot majhni magneti in lahko delujejo kot kvantni bitovi pri kvantni obdelavi informacij. Ti kubiti lahko prevzamejo ne samo klasična stanja 0 in 1, temveč tudi superpozicije, ki znatno povečajo gostoto informacij in kompleksnost sistema. Zaradi te vsestranskosti so spin kubiti še posebej obetavni za prihodnje aplikacije v kvantnih komunikacijah, visokonatančnem zaznavanju in kot naprave za shranjevanje v kvantnih računalnikih, kot je npr. KIT poročali.

Poseben izziv je načrtovanje in nadzor spinskih struktur na atomski ravni. To vključuje tudi nedestruktivno branje informacij. V svoji najnovejši publikaciji v Nature Communications znanstveniki KIT predstavljajo novo strategijo za izboljšanje življenjske dobe in nadzora molekularnih spin kubitov. Ta strategija temelji na dvojni magnetni strukturi, ki združuje dva atoma železa v eno molekulo. En atom železa je trajno vdelan v molekulo, medtem ko je drugi selektivno zasidran, da omogoči natančno interakcijo. Ta struktura ščiti preostali del sistema in petkrat podaljša življenjsko dobo vrtenja. Ta kompleksna struktura je ustvarjena s fino konico vrstičnega tunelskega mikroskopa. Treba je omeniti, da se ta specifična ureditev ne pojavlja v naravi in ​​bodo prihodnje modularne molekule lahko tvorile bolj stabilne enote za kvantne tehnologije.

Potencial za kvantno komunikacijo in varnost

Vzporedno s tem razvojem na področju kvantne obdelave informacij se Fraunhoferjev inštitut ukvarja z uporabo zapletenih kvantov za zagotavljanje komunikacije in izboljšanje slikanja. Erik Beckert je razvil vir fotonov, ki proizvede impresivnih 300.000 zapletenih parov fotonov na sekundo. Ta dvojčka fotona sta med seboj povezana, zato merjenje enega fotona razkrije stanje drugega – lastnost, ki jo je mogoče uporabiti za fizično šifriranje za preprečevanje vdiranja in uhajanja podatkov. Beckert pojasnjuje, da bo prihodnje kvantne ključe mogoče razdeliti komunikacijskim partnerjem prek satelita. Če bi prišlo do poskusa prisluškovanja, bi bila zapletenost ugasnjena, zaradi česar bi bila motnja zaznavna.

Prvi evropski satelit za kvantno šifriranje naj bi v vesolje izstrelili leta 2022, Beckert in njegova ekipa pa sodelujejo pri njegovem razvoju. Kvantno šifriranje je še posebej zanimivo za finančno industrijo, ponudnike telekomunikacij in vladne organizacije. Projekt QuNET se začenja kot obsežna pobuda, ki vključuje Fraunhoferja, Maxa Plancka in DLR. Cilj tega projekta je zgraditi zelo varno komunikacijsko omrežje med vladnimi lokacijami, z dolgoročnim ciljem omogočiti kvantno kriptografsko zaščiteno spletno bančništvo.

Razvoj kvantne komunikacije

Poleg tega 17 partnerjev iz Evrope sodeluje v projektu UNIQORN za ustvarjanje cenovno dostopne kvantne komunikacije za množični trg. Pri Fraunhofer HHI v Berlinu razvijajo miniaturizirane in kvantno združljive komponente, ki bi jih morda lahko integrirali v usmerjevalnike. Cilj je znižati stroške kvantne komunikacije do 90 odstotkov. Ta tehnološki napredek obljublja ne samo varovanje informacij, ampak tudi revolucijo v našem razumevanju globalnih komunikacij.

Na splošno smo na prelomnici v raziskavah kvantnih arhitektur in njihovih praktičnih aplikacij. Spin kubiti in kvantne komunikacije bi lahko postavili temelje za novo dobo v obdelavi informacij, hkrati pa zagotovili varnost podatkov v vse bolj digitaliziranem svetu.