क्वांटम सूचना प्रौद्योगिकी क्वांटम यांत्रिकी पर आधारित एक नई सूचना प्रौद्योगिकी है, जो क्वांटम में निहित भौतिक सूचनाओं को एन्कोड, गणना और प्रसारित करती है।क्वांटम प्रणालीक्वांटम सूचना प्रौद्योगिकी का विकास और अनुप्रयोग हमें "क्वांटम युग" में ले जाएगा, और उच्च कार्य कुशलता, अधिक सुरक्षित संचार विधियों और अधिक सुविधाजनक और पर्यावरण के अनुकूल जीवन शैली को साकार करेगा।
क्वांटम प्रणालियों के बीच संचार की दक्षता प्रकाश के साथ उनकी परस्पर क्रिया करने की क्षमता पर निर्भर करती है। हालांकि, ऐसी सामग्री खोजना बहुत मुश्किल है जो प्रकाशीय क्वांटम गुणों का पूर्ण लाभ उठा सके।
हाल ही में, पेरिस के रसायन विज्ञान संस्थान और कार्लज़ूहे प्रौद्योगिकी संस्थान की एक शोध टीम ने मिलकर दुर्लभ पृथ्वी यूरोपियम आयनों (Eu³ +) पर आधारित एक आणविक क्रिस्टल की प्रकाशीय क्वांटम प्रणालियों में अनुप्रयोगों के लिए क्षमता का प्रदर्शन किया। उन्होंने पाया कि इस Eu³ + आणविक क्रिस्टल का अति-संकीर्ण रेखा चौड़ाई उत्सर्जन प्रकाश के साथ कुशल अंतःक्रिया को सक्षम बनाता है और इसका महत्वपूर्ण मूल्य है।क्वांटम संचारऔर क्वांटम कंप्यूटिंग।
चित्र 1: दुर्लभ पृथ्वी यूरोपियम आणविक क्रिस्टल पर आधारित क्वांटम संचार
क्वांटम अवस्थाओं को एक दूसरे पर आरोपित किया जा सकता है, इसलिए क्वांटम सूचना को भी आरोपित किया जा सकता है। एक एकल क्यूबिट एक साथ 0 और 1 के बीच विभिन्न अवस्थाओं का प्रतिनिधित्व कर सकता है, जिससे डेटा को बैचों में समानांतर रूप से संसाधित किया जा सकता है। परिणामस्वरूप, क्वांटम कंप्यूटरों की गणना क्षमता पारंपरिक डिजिटल कंप्यूटरों की तुलना में तेजी से बढ़ेगी। हालांकि, गणनात्मक कार्यों को करने के लिए, क्यूबिट्स का अध्यारोपण एक निश्चित अवधि तक स्थिर रहना चाहिए। क्वांटम यांत्रिकी में, स्थिरता की इस अवधि को सुसंगतता जीवनकाल के रूप में जाना जाता है। जटिल अणुओं के नाभिकीय स्पिन लंबे शुष्क जीवनकाल के साथ अध्यारोपण अवस्था प्राप्त कर सकते हैं क्योंकि नाभिकीय स्पिन पर पर्यावरण का प्रभाव प्रभावी रूप से परिरक्षित होता है।
दुर्लभ पृथ्वी आयन और आणविक क्रिस्टल दो ऐसी प्रणालियाँ हैं जिनका उपयोग क्वांटम प्रौद्योगिकी में किया गया है। दुर्लभ पृथ्वी आयनों में उत्कृष्ट प्रकाशीय और स्पिन गुण होते हैं, लेकिन इन्हें एकीकृत करना कठिन होता है।ऑप्टिकल उपकरणआणविक क्रिस्टलों को एकीकृत करना आसान होता है, लेकिन स्पिन और प्रकाश के बीच एक विश्वसनीय संबंध स्थापित करना मुश्किल होता है क्योंकि उत्सर्जन बैंड बहुत चौड़े होते हैं।
इस शोध में विकसित दुर्लभ पृथ्वी आणविक क्रिस्टल दोनों के लाभों को कुशलतापूर्वक संयोजित करते हैं, क्योंकि लेजर उत्तेजना के तहत, Eu³⁺ नाभिकीय स्पिन के बारे में जानकारी ले जाने वाले फोटॉन उत्सर्जित कर सकता है। विशिष्ट लेजर प्रयोगों के माध्यम से, एक कुशल ऑप्टिकल/नाभिकीय स्पिन इंटरफ़ेस उत्पन्न किया जा सकता है। इसी आधार पर, शोधकर्ताओं ने नाभिकीय स्पिन स्तर को संबोधित करना, फोटॉनों का सुसंगत भंडारण और पहला क्वांटम ऑपरेशन करना संभव बनाया।
कुशल क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए, आमतौर पर कई उलझे हुए क्यूबिट्स की आवश्यकता होती है। शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि उपरोक्त आणविक क्रिस्टलों में Eu³⁺ आवारा विद्युत क्षेत्र युग्मन के माध्यम से क्वांटम उलझाव प्राप्त कर सकता है, जिससे क्वांटम सूचना प्रसंस्करण संभव हो पाता है। चूंकि आणविक क्रिस्टलों में कई दुर्लभ पृथ्वी आयन होते हैं, इसलिए अपेक्षाकृत उच्च क्यूबिट घनत्व प्राप्त किया जा सकता है।
क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक और आवश्यक शर्त व्यक्तिगत क्यूबिट्स की एड्रेसेबिलिटी है। इस शोध में प्रयुक्त ऑप्टिकल एड्रेसिंग तकनीक रीडिंग स्पीड को बेहतर बना सकती है और सर्किट सिग्नल के हस्तक्षेप को रोक सकती है। पिछले अध्ययनों की तुलना में, इस शोध में रिपोर्ट किए गए Eu³ + आणविक क्रिस्टलों की ऑप्टिकल सुसंगतता में लगभग एक हजार गुना सुधार हुआ है, जिससे नाभिकीय स्पिन अवस्थाओं को विशिष्ट तरीके से ऑप्टिकली नियंत्रित किया जा सकता है।
दूरस्थ क्वांटम संचार के लिए क्वांटम कंप्यूटरों को जोड़ने हेतु लंबी दूरी के क्वांटम सूचना वितरण के लिए ऑप्टिकल सिग्नल भी उपयुक्त हैं। प्रकाशीय सिग्नल को बढ़ाने के लिए फोटोनिक संरचना में नए Eu³ + आणविक क्रिस्टलों के एकीकरण पर आगे विचार किया जा सकता है। यह कार्य क्वांटम इंटरनेट के आधार के रूप में दुर्लभ पृथ्वी अणुओं का उपयोग करता है और भविष्य के क्वांटम संचार आर्किटेक्चर की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।
पोस्ट करने का समय: 2 जनवरी 2024