稀土显示出量子通信和处理器的潜力

国家科学研究中心、斯特拉斯堡大学、卡尔斯鲁厄理工学院和 Chimie ParisTech-PSL 的新研究证明了一种基于稀土的新材料作为光子量子系统的潜力。

在《自然》杂志上发表的一篇论文中，这一发现背后的团队解释说，虽然量子技术有望在未来发生一场革命，但它们的执行仍然很复杂。

例如，他们提出了一个问题，即如何与光相互作用以通过光纤为信息和通信创建处理功能的量子系统仍然很少见。

科学家们说：“理想情况下，此类平台必须包括与光的接口以及信息存储单元，即存储器。” “这些单元内的信息处理也必须是可能的，这些单元采用自旋的形式。事实证明，开发能够在量子水平上将自旋和光联系起来的材料尤其困难。”

尽管存在这些困难，他们还是成功地证明了铕分子晶体对于量子通信和处理器的价值，这是由于它们的超窄光学跃迁能够实现与光的最佳相互作用。

据研究人员称，这些晶体是量子技术中已经使用的两个系统的组合产物：铕等稀土离子和分子系统。

稀土晶体以其出色的光学和自旋特性而闻名，但它们在光子器件中的集成是复杂的。分子系统通常缺乏自旋（存储或计算单元），或者相反，存在太宽而无法在自旋和光之间建立可靠联系的光学线。

在科学团队看来，铕分子晶体代表了一项重大进步，因为它们具有超窄的线宽。这转化为长寿命的量子态，用于证明光脉冲在这些分子晶体内的存储。

此外，他们还获得了光控量子计算机的第一个构件。这种用于量子技术的新材料提供了前所未有的特性，并为光将发挥核心作用的计算机和量子存储器的新架构铺平了道路。