Kvantni internet kmalu med nami?

Znanstveniki so nedavno razvili nov tip molekularnega qubita, ki temelji na redkem elementu erbiju. Ta bi lahko pomagal povezati kvantne računalnike prek obstoječe optične infrastrukture in s tem postavil temelje za prihodnji kvantni internet.

Erbij ima posebne optične in magnetne lastnosti, ki omogočajo prenos kvantnih informacij pri telekomunikacijskih valovnih dolžinah, enakih kot jih uporabljajo globalna optična omrežja. Zaradi tega se lahko qubit lažje vgradi v silicijeve čipe, kar odpira pot do manjših in kompaktnih kvantnih naprav.

Ekipa je svoje ugotovitve objavila 2. oktobra v reviji Science in tehnologijo opisala kot »obetaven gradnik za razširljive kvantne tehnologije«, od ultra‑varnih komunikacijskih povezav do dolgih kvantnih omrežij.

Za razliko od tradicionalnih qubitov, ki so običajno superprevodni krogi, ujete ione ali fotoni, molekularni qubiti uporabljajo posamezne molekule, katerih elektronski spin določa kvantno stanje. Erbijev qubit je poseben, ker deluje hkrati kot spin qubit in fotonski qubit, saj lahko informacije shranjuje magnetno, medtem ko se berejo optično.

V eksperimentih so raziskovalci uspeli postaviti spin erbijevega atoma v nadzorovano superpozicijo, nato pa kvantna stanja odčitati z optično spektroskopijo. »Te molekule lahko delujejo kot nanoskalni most med magnetizmom in optiko,« je povedala soavtorica Leah Weiss.

Delovanje pri telekomunikacijskih valovnih dolžinah prinaša dve ključni prednosti: signali potujejo na dolge razdalje z minimalnimi izgubami, svetloba pa zlahka prehaja skozi silicij brez absorpcije. To naredi erbijeve qubite idealne za strojno opremo na čipu.

Vsak qubit je zgrajen iz ene molekule, približno 100.000‑krat manjše od človeškega lasu, njegova struktura pa se lahko prilagodi s sintetično kemijo. Ta prilagodljivost omogoča integracijo v trdne naprave ali celo biološka okolja.

Vodja raziskave David Awschalom je poudaril, da je naslednji izziv integracija: »Delamo na vgradnji teh qubitov v naprave na čipu, kar bi lahko odprlo nove možnosti za nadzor in povezovanje molekul.«