La luz se puede usar para operar sistemas de procesamiento de información cuántica, por ejemplo, computadoras cuánticas, de manera rápida y eficiente. Los investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT y Chimie ParisTech / CNRS han avanzado significativamente en el desarrollo de materiales basados en moléculas adecuados para su uso comounidades cuánticas fundamentales direccionables por luz. Como informan en la revista Comunicaciones de la naturaleza , han demostrado por primera vez la posibilidad de abordar los niveles de espín nuclear de un complejo molecular de iones de tierras raras de europio III con luz.
Ya sea en el desarrollo de fármacos, comunicación o pronósticos climáticos: el procesamiento de información de manera rápida y eficiente es crucial en muchas áreas. Actualmente se realiza mediante computadoras digitales, que funcionan con los llamados bits. El estado de un bit es 0 o1 - no hay nada en el medio. Esto limita severamente el rendimiento de las computadoras digitales, y se está volviendo cada vez más difícil y lento para manejar problemas complejos relacionados con tareas del mundo real. Las computadoras cuánticas, por otro lado, usan bits cuánticos.para procesar información. Un bit cuántico qubit puede estar en muchos estados diferentes entre 0 y 1 simultáneamente debido a una propiedad mecánica cuántica especial conocida como superposición cuántica. Esto hace posible procesar datos en paralelo, lo que aumenta la potencia de cálculo decomputadoras cuánticas en comparación exponencial con las computadoras digitales.
Los estados de superposición de Qubit deben persistir lo suficiente
"Para desarrollar computadoras cuánticas prácticamente aplicables, los estados de superposición de un qubit deben persistir durante un tiempo suficientemente largo. Los investigadores hablan de 'vida de coherencia'", explica el profesor Mario Ruben, jefe del grupo de investigación de Materiales Moleculares del Instituto KIT.de Nanotecnología INT. "Sin embargo, los estados de superposición de un qubit son frágiles y se ven perturbados por las fluctuaciones en el entorno, lo que conduce a la decoherencia, es decir, al acortamiento de la vida útil de la coherencia". Para preservar el estado de superposición el tiempo suficiente para las operaciones computacionales,aislar un qubit del ambiente ruidoso es concebible.Los niveles de espín nuclear en las moléculas se pueden usar para crear estados de superposición con vidas de coherencia largas porque los espines nucleares están débilmente acoplados al ambiente, protegiendo los estados de superposición de un qubit de influencias externas perturbadoras.
Las moléculas son ideales como sistemas Qubit
Un solo qubit, sin embargo, no es suficiente para construir una computadora cuántica. Se requieren muchos qubits para ser organizados y direccionados. Las moléculas representan sistemas de qubits ideales, ya que se pueden organizar en números suficientemente grandes como unidades escalables idénticas y se pueden abordar conlight para realizar operaciones de qubit. Además, las propiedades físicas de las moléculas, como la emisión y / o las propiedades magnéticas, se pueden adaptar cambiando sus estructuras utilizando principios de diseño químico. En su artículo ahora publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores dirigidos por el profesor Mario Ruben en el IQMT de KIT y el Centro Europeo de Ciencias Cuánticas de Estrasburgo - CESQ y el Dr. Philippe Goldner en la École nationale supérieure de chimie de Paris Chimie ParisTech / CNRS presentan un espín nuclear que contienemolécula dimérica de europio III como qubit direccionable por luz.
La molécula, que pertenece a los metales de las tierras raras, está diseñada para exhibir luminiscencia, es decir, una emisión sensibilizada centrada en europio III, cuando es excitada por ligandos absorbentes de luz ultravioleta que rodean el centro. Después de la absorción de luz, los ligandos se transfierenla energía de la luz al centro de europio III, excitándolo así. La relajación del centro excitado al estado fundamental conduce a la emisión de luz. Todo el proceso se conoce como luminiscencia sensibilizada. Quema de agujeros espectrales - experimentos especiales con láseres -detectar la polarización de los niveles de espín nuclear, lo que indica la generación de una interfaz eficiente de espín nuclear ligero. Esta última permite la generación de qubits hiperfinos direccionables por luz basados en niveles de espín nuclear ". Demostrando por primera vez la polarización de espín inducida por luzen la molécula de europio III, hemos logrado dar un paso prometedor hacia el desarrollo de arquitecturas de computación cuántica basadas en moléculas que contienen iones de tierras raras.les ", explica el Dr. Philippe Goldner.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Karlsruher Institut für Technologie KIT . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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