新量子策略：自旋量子位彻底改变技术！

新量子策略：自旋量子位彻底改变技术！

量子技术世界正面临令人兴奋的发展，有可能从根本上彻底改变信息处理。在卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT)，研究人员正在研究改进自旋量子位的创新方法，这对于量子计算和其他应用至关重要。电子具有自己的角动量（即自旋），充当微小的磁铁，并且能够在量子信息处理中充当量子位。这些量子位不仅可以呈现经典状态 0 和 1，还可以呈现叠加状态，从而显着增加信息密度和系统复杂性。这种多功能性使得自旋量子位在量子通信、高精度传感以及作为量子计算机中的存储设备的未来应用中特别有前景，例如 成套工具 报道称。

一个特殊的挑战是原子水平上自旋结构的设计和控制。这还包括信息的非破坏性读取。在《自然通讯》最新发表的文章中，卡尔斯鲁厄理工学院的科学家提出了一种新的策略来提高分子自旋量子位的寿命和控制。这一策略依赖于将两个铁原子整合到一个分子中的双磁体结构。一个铁原子永久嵌入分子中，而另一个铁原子则选择性地对接以实现精确的相互作用。这种结构可以保护系统的其余部分，并将旋转的寿命延长五倍。这种复杂的结构是使用扫描隧道显微镜的细尖创建的。值得注意的是，这种特定的排列在自然界中并不存在，未来的模块化分子可以为量子技术形成更稳定的单元。

量子通信和安全的潜力

在量子信息处理领域取得这些进展的同时，弗劳恩霍夫研究所正在研究使用纠缠量子来确保通信并改善成像。 Erik Beckert 博士开发了一种光子源，每秒可产生令人印象深刻的 300,000 个纠缠光子对。这些双光子连接在一起，因此测量一个光子可以揭示另一个光子的状态——这一特性可用于物理加密，以防止黑客攻击和数据泄露。贝克特解释说，未来的量子密钥可以通过卫星分发给通信合作伙伴。如果进行窃听尝试，纠缠就会消失，从而使干扰可以被检测到。

欧洲首颗量子加密卫星计划于 2022 年发射升空，贝克特和他的团队参与了其开发。金融行业、电信提供商和政府组织对量子加密特别感兴趣。 QuNET 项目是由 Fraunhofer、Max Planck 和 DLR 共同发起的一项综合计划。该项目的目标是在政府地点之间建立高度安全的通信网络，长期目标是实现量子加密安全的在线银行。

量子通信的发展

此外，来自欧洲的 17 个合作伙伴正在 UNIQORN 项目中工作，为大众市场创造负担得起的量子通信。位于柏林的 Fraunhofer HHI 正在开发微型化且量子兼容的组件，这些组件可能会集成到路由器中。目标是将量子通信的成本降低高达 90%。这些技术进步不仅有望保证信息安全，还将彻底改变我们理解全球通信的方式。

总的来说，我们正处于量子架构及其实际应用研究的转折点。自旋量子位和量子通信可以为信息处理的新时代奠定基础，同时确保日益数字化的世界中的数据安全。