Va fi internetul cuantic în curând aici?

 Oamenii de știință au creat un qubit molecular pe bază de erbiu, capabil să transmită informații cuantice prin rețelele optice existente. Compatibilitatea sa cu lungimile de undă ale siliciului și telecomunicațiilor îl face o componentă promițătoare pentru internetul cuantic.

Oamenii de știință au dezvoltat recent un nou tip de qubit molecular bazat pe elementul rar erbiu, care ar putea ajuta la conectarea computerelor cuantice prin intermediul infrastructurii optice existente, punând bazele unui viitor internet cuantic.

Erbiul posedă proprietăți optice și magnetice unice care permit transmiterea informațiilor cuantice la lungimi de undă de telecomunicații, aceleași lungimi de undă utilizate în rețelele optice globale. Acest lucru simplifică integrarea qubitilor în cipuri de siliciu, deschizând calea pentru dispozitive cuantice mai mici și mai compacte.

Echipa și-a publicat descoperirile pe 2 octombrie în revista Science, descriind tehnologia ca „o componentă promițătoare pentru tehnologiile cuantice scalabile”, de la legături de comunicație ultra-sigure până la rețele cuantice de lungă durată.

Spre deosebire de qubitii tradiționali, care sunt de obicei circuite supraconductoare, ioni prinși sau fotoni, qubitii moleculari utilizează molecule individuale al căror spin electronic le determină starea cuantică. Qubitul de erbiu este unic deoarece acționează atât ca un qubit de spin, cât și ca un qubit fotonic, stocând informații magnetic în timp ce este citit optic.

În cadrul experimentelor, cercetătorii au reușit să suprapună spinii unui atom de erbiu într-o suprapunere controlată și apoi să citească stările lor cuantice folosind spectroscopia optică. „Aceste molecule pot acționa ca o punte la nanoscală între magnetism și optică”, a declarat co-autoarea Leah Weiss.

Funcționarea la lungimi de undă de telecomunicații oferă două avantaje cheie: semnalele călătoresc pe distanțe lungi cu pierderi minime, iar lumina trece ușor prin siliciu fără absorbție. Acest lucru face ca qubitii de erbiu să fie ideali pentru hardware-ul on-chip.

Fiecare qubit este alcătuit dintr-o singură moleculă, de aproximativ 100.000 de ori mai mică decât un fir de păr uman, iar structura sa poate fi personalizată folosind chimia sintetică. Această flexibilitate permite integrarea în dispozitive în stare solidă sau chiar în medii biologice.

David Awschalom, lider de cercetare, a subliniat că următoarea provocare este integrarea: „Lucrăm la integrarea acestor qubiți în dispozitive on-chip, ceea ce ar putea deschide noi posibilități pentru controlul și conectarea moleculelor.”