Die Fähigkeit, mit Licht zu interagieren, bietet wichtige Funktionen für Quantensysteme, wie z. B. die Fernkommunikation, die eine Schlüsseloption für zukünftige Quantencomputer darstellt. Es ist jedoch sehr schwierig, ein Material zu finden, das die Quanteneigenschaften von Licht voll ausnutzen kann. Ein Forscherteam des CNRS und der Universität Straßburg mit Unterstützung von Chimie ParisTech-PSL1 und in Zusammenarbeit mit den deutschen KIT-Teams2, demonstrierten das Potenzial eines neuen Seltenerdmaterials als quantenphotonisches System. Ergebnisse veröffentlicht am 9. März 2022 Natur, um das Interesse molekularer Europiumkristalle in Quantenspeichern und Computern zu zeigen.
Wenn Quantentechnologien in Zukunft eine Revolution versprechen, wird ihre Umsetzung noch schwierig sein. Beispielsweise sind Quantensysteme, die in der Lage sind, mit Licht zu interagieren, um Funktionen für die Informationsverarbeitung und Kommunikation zu schaffen, insbesondere unter Verwendung von Glasfasern, noch selten. So eine Plattform3 Idealerweise sollte eine Schnittstelle mit Licht enthalten sein, sowie Informationsspeichereinheiten, dh Speicher. Auch in diesen Rotationseinheiten muss die Informationsverarbeitung möglich sein4. Als besonders schwierig hat sich die Entwicklung von Materialien erwiesen, die Windungen auf Quantenebene mit Licht verbinden.
Einem Team von Wissenschaftlern des CNRS und der Universität Straßburg ist es mit Unterstützung von Chimie ParisTech-PSL und in Zusammenarbeit mit deutschen Teams des KIT gelungen, Interesse an molekularen europäischen Kristallen zu demonstrieren.5 Kommunikations- und Quantenprozessoren aufgrund ihrer ultraschmalen optischen Übergänge, die für eine optimale Wechselwirkung mit Licht sorgen.
Diese Kristalle sind das kombinierte Produkt zweier Systeme, die bereits in der Quantentechnologie verwendet werden: Seltenerdionen (wie Europa) und molekulare Systeme. Seltenerdkristalle sind für ihre hervorragenden optischen und Rotationseigenschaften bekannt, aber ihre Integration in photonische Geräte ist schwierig. Molekularen Systemen fehlen meist Spins (Speicher- oder Recheneinheiten) oder im Gegenteil zu breite optische Linien, um eine zuverlässige Verbindung zwischen Spins und Licht herzustellen.
Molekulare Europium-Kristalle sind wegen ihrer besonders feinen Linienbreiten eine große Errungenschaft. Dadurch entstehen Langzeit-Quantenzustände, mit denen die Speicherung von Lichtpulsen in diesen Molekülkristallen demonstriert wurde. Außerdem wurde der erste Baustein eines lichtgesteuerten Quantencomputers erhalten. Dieses neue Material bietet in der Quantentechnologie beispiellose Eigenschaften und ebnet den Weg für neue Computer- und Quantenspeicherarchitekturen, in denen Licht eine Schlüsselrolle spielen wird.
Die Ergebnisse eröffnen auch breite Forschungsperspektiven dank der vielen synthetisierbaren molekularen Verbindungen.
Anmerkungen
1 – Die Teilnehmer waren Wissenschaftler aus den folgenden Labors: Pariser Institut für chemische Forschung (CNRS / Chimie ParisTech-PSL), Straßburger Institut für Materialphysik und -chemie (CNRS / Universität Straßburg), Institut für Supramolekulare Wissenschaft und Technik (CNRS /). Universität Straßburg) und dem Europäischen Zentrum für Quantenwissenschaften.
2 – Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), zu dem das Institut für Quantenmaterialien und -technologie (IQMT), das Institut für Nanotechnologie (INT) und das Institut für Physikalische Wissenschaften (PHI) in Deutschland gehören, war ebenfalls beteiligt.
3 – Die Plattform bezieht sich auf ein multifunktionales Quantenmaterial.
4 – Rotation ist neben ihrer Masse und elektrischen Ladung eine der Eigenschaften von Teilchen, die ihr Verhalten im Magnetfeld bestimmen.
5 – Molekülkristalle sind perfekt angeordnete Cluster einzelner Moleküle.
Geschichte Quelle:
Materialien bietet CNRS. Notiz. Der Inhalt kann nach Stil und Länge bearbeitet werden.
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