ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನ: ಅಣುಗಳು, ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಗಳು ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಹಿತಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಆಧಾರಿತ ಹೊಸ ಮಾಹಿತಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದೆ, ಇದು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಭೌತಿಕ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಎನ್ಕೋಡ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರವಾನಿಸುತ್ತದೆಕ್ವಾಂಟಮ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಹಿತಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಮತ್ತು ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ನಮ್ಮನ್ನು "ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಯುಗ" ಕ್ಕೆ ತರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕೆಲಸದ ದಕ್ಷತೆ, ಹೆಚ್ಚು ಸುರಕ್ಷಿತ ಸಂವಹನ ವಿಧಾನಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಅನುಕೂಲಕರ ಮತ್ತು ಹಸಿರು ಜೀವನಶೈಲಿಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂವಹನದ ದಕ್ಷತೆಯು ಬೆಳಕಿನೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹನ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್‌ನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಸಂಪೂರ್ಣ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ಪಡೆಯುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ತುಂಬಾ ಕಷ್ಟ.

ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ಪ್ಯಾರಿಸ್‌ನ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಲ್ಸ್‌ರುಹೆ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿಯ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ಆಪ್ಟಿಕಲ್‌ನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗಾಗಿ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಯುರೋಪಿಯಮ್ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು (Eu³ +) ಆಧರಿಸಿ ಆಣ್ವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದೆ. ಈ Eu³ + ಆಣ್ವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕದ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಕಿರಿದಾದ ಲೈನ್‌ವಿಡ್ತ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ಬೆಳಕಿನೊಂದಿಗೆ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಶಕ್ತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಮುಖ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಅವರು ಕಂಡುಕೊಂಡರು.ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್.

ಚಿತ್ರ 1: ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಯುರೋಪಿಯಮ್ ಆಣ್ವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನ

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಅತಿಕ್ರಮಿಸಬಹುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಅತಿಕ್ರಮಿಸಬಹುದು. ಒಂದೇ ಕ್ವಿಟ್ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ 0 ಮತ್ತು 1 ರ ನಡುವೆ ವಿವಿಧ ರಾಜ್ಯಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಡೇಟಾವನ್ನು ಬ್ಯಾಚ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೊಳಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಡಿಜಿಟಲ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿಯು ಘಾತೀಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕಂಪ್ಯೂಟೇಶನಲ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು, ಕ್ವಿಟ್‌ಗಳ ಸೂಪರ್‌ಪೊಸಿಷನ್ ಸ್ವಲ್ಪ ಸಮಯದವರೆಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಉಳಿಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ, ಸ್ಥಿರತೆಯ ಈ ಅವಧಿಯನ್ನು ಸುಸಂಬದ್ಧ ಜೀವಿತಾವಧಿ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಕೀರ್ಣ ಅಣುಗಳ ಪರಮಾಣು ಸ್ಪಿನ್‌ಗಳು ದೀರ್ಘ ಶುಷ್ಕ ಜೀವಿತಾವಧಿಯೊಂದಿಗೆ ಸೂಪರ್‌ಪೋಸಿಷನ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು ಏಕೆಂದರೆ ಪರಮಾಣು ಸ್ಪಿನ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಪರಿಸರದ ಪ್ರಭಾವವು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ರಕ್ಷಿತವಾಗಿದೆ.

ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಯಾನುಗಳು ಮತ್ತು ಆಣ್ವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ಎರಡು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಾಗಿವೆ. ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಯಾನುಗಳು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮತ್ತು ಸ್ಪಿನ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಆದರೆ ಅವುಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವುದು ಕಷ್ಟಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಾಧನಗಳು. ಆಣ್ವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಲು ಸುಲಭವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಸ್ಪಿನ್ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ನಡುವೆ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸುವುದು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗಳು ತುಂಬಾ ವಿಶಾಲವಾಗಿವೆ.

ಈ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಆಣ್ವಿಕ ಹರಳುಗಳು ಎರಡರ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಅಂದವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತವೆ, ಲೇಸರ್ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, Eu³ + ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಸ್ಪಿನ್ ಬಗ್ಗೆ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಸಾಗಿಸುವ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸಬಹುದು. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಲೇಸರ್ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಮೂಲಕ, ಸಮರ್ಥ ಆಪ್ಟಿಕಲ್/ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಸ್ಪಿನ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು. ಇದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಸಂಶೋಧಕರು ಪರಮಾಣು ಸ್ಪಿನ್ ಮಟ್ಟದ ವಿಳಾಸ, ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಸುಸಂಬದ್ಧ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಮೊದಲ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಅರಿತುಕೊಂಡರು.

ದಕ್ಷ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್‌ಗಾಗಿ, ಅನೇಕ ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಂಡ ಕ್ವಿಟ್‌ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಮೇಲಿನ ಆಣ್ವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳಲ್ಲಿನ Eu³ + ದಾರಿತಪ್ಪಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ಜೋಡಣೆಯ ಮೂಲಕ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್‌ಮೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು, ಹೀಗಾಗಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಹಿತಿ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಬಹುದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದರು. ಆಣ್ವಿಕ ಹರಳುಗಳು ಬಹು ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದರಿಂದ, ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕ್ವಿಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು.

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್‌ಗೆ ಮತ್ತೊಂದು ಅವಶ್ಯಕತೆಯೆಂದರೆ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಕ್ವಿಟ್‌ಗಳ ವಿಳಾಸ. ಈ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿನ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವಿಳಾಸ ತಂತ್ರವು ಓದುವ ವೇಗವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ನ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಈ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ವರದಿ ಮಾಡಲಾದ Eu³ + ಆಣ್ವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸುಸಂಬದ್ಧತೆಯು ಸುಮಾರು ಸಾವಿರ ಪಟ್ಟು ಸುಧಾರಿಸಿದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಪರಮಾಣು ಸ್ಪಿನ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ದೃಗ್ವೈಜ್ಞಾನಿಕವಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು.

ದೂರಸ್ಥ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನಕ್ಕಾಗಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸಲು ದೂರದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಹಿತಿ ವಿತರಣೆಗೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳು ಸಹ ಸೂಕ್ತವಾಗಿವೆ. ಹೊಸ Eu³ + ಆಣ್ವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಏಕೀಕರಣವನ್ನು ಫೋಟೊನಿಕ್ ರಚನೆಗೆ ಪ್ರಕಾಶಕ ಸಂಕೇತವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿಗಣನೆಯನ್ನು ನೀಡಬಹುದು. ಈ ಕೆಲಸವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಂಟರ್ನೆಟ್‌ಗೆ ಆಧಾರವಾಗಿ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಣುಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನ ಆರ್ಕಿಟೆಕ್ಚರ್‌ಗಳ ಕಡೆಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಹೆಜ್ಜೆಯನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.