Új molekuláris kvibit, ami alapjaiban változtatja meg a telekommunikációt

Egy amerikai kutatócsoport áttörést ért el a kvantumkommunikációban: olyan molekuláris kvibit-et fejlesztettek ki, amely képes a hagyományos távközlési technológiák frekvenciatartományában, vagyis az úgynevezett telekomsávban működni. Ez az eredmény forradalmasíthatja a kvantumhálózatokat, hiszen a molekulák közvetlenül kapcsolódhatnak a jelenlegi üvegszálas infrastruktúrához, valamint a szilíciumalapú fotonikus áramkörökhöz. Lényeges szempont, hogy az új molekuláris kvibit nagy lépést jelent a méretezhető, hibrid kvantumtechnológiák felé, amelyek egyszerre hasznosítják a fényt és a mágnesességet.

Hogyan működik az új kvibit?

A kulcs az erbium – egy ritkaföldfém elem –, amelyet a kutatók molekuláris szinten építettek be kvibitként. Az erbium előnye, hogy optikailag „tiszta” módon képes elnyelni és kibocsátani a fényt, emellett erősen kölcsönhat a mágneses térrel is. Így képes a mágneses térben tárolt kvantuminformációt olyan fény hullámhosszán kibocsátani, amely kompatibilis az üvegszálas telekommunikációval. Ez egy nanoszkopikus hidat képez a mágnesesség és a fotonika világa között. A kutatók szerint az adatokat a molekula mágneses állapotába lehet kódolni, majd megfelelő hullámhosszon optikailag kiolvasni – mindezt azokra a sávokra hangolva, amelyeket jelenleg is alkalmaznak a szuperszélessávú internetnél vagy a nagy teljesítményű szenzorok területén.

Praktikus alkalmazások és lehetőségek

A molekuláris kvibit parányi mérete és kémiai sokfélesége miatt akár extrém környezetekben is bevethető: például mágneses tér, hőmérséklet vagy nyomás nanoszintű mérésére. Bár sok kvantumeszköz érzékeny és nehezen integrálható, ezek a kvibitek könnyedén beépíthetők szilícium-fotonikai chipekbe, így előkészítik az utat a kompakt kvantumszámítógépek, kommunikációs rendszerek és szenzorok előtt. Így a technológia kulcsszerepet játszhat a hibrid, szerves–szervetlen kvantumrendszerek fejlesztésében, ahol mindkét világból a lehető legtöbbet ki lehet hozni.

Szoros együttműködés, ígéretes jövő

A fejlesztés sikerét multidiszciplináris együttműködés alapozta meg: a szintetikus kémiai oldalról a kaliforniai Berkeley Egyetem, míg a mérnöki megközelítésről a Chicagói és más kutatóközpontok gondoskodtak. Az optimális működéshez az erbiumion elektronikus és optikai tulajdonságait molekuláris szinten finomhangolták, amit hagyományos szilárdtest eszközökkel nehéz lett volna elérni. A kutatócsoport szerint ez még csak „a felszínt karcolja”, és a következő években testreszabott kvantumhálózatok, szenzorok és számítógép-architektúrák egész sora válhat elérhetővé ezzel a megközelítéssel. A mintegy 200 mikrogrammos molekulák tökéletesen illeszkednek a már kiforrott ipari technológiákhoz, és ezzel felgyorsíthatják a kvantumforradalmat.

2025, adminboss, phys.org alapján