Физиците за първи път постигнаха квантово заплитане на цели молекули
Два самостоятелни екипа от учени реализираха значим пробив в региона на квантовата физика. Използвайки технологията на оптичните пинцети, те са съумели да свържат не обособени атоми, а цели молекули в специфичното квантово положение на усложнение. Квантовите компютри с молекулни кубити биха могли да се трансфорат в естествена среда за така наречен кутрити, които, за разлика от кубитите, имат не две, а три вероятни положения: -1, 0 и +1. Това от своя страна ще отвори пътя към свръхсложни калкулации – моделиране на комплицирани материали и фундаментални сили на природата
При първите демонстрации на главните правила на квантовите калкулации в края на 90-те години на предишния век учените използваха огромен брой молекули в разтвор в апаратите за ядрено-магнитен резонанс, оповестява Nature. Оттогава насам са създадени разнообразни квантови платформи, в това число свръхпроводящи вериги и обособени йони във вакуум, които работят като физически носители на кубити – единици квантова информация.
През последните години се появи нов метод, при който неутрални атоми, уловени от фокусирани лазерни лъчи, стават носители на кубити. Два самостоятелни екипа от физици оповестиха за прогрес в потреблението на молекули вместо атоми: единият от Принстънския университет (САЩ), а другият – от Харвардския университет и Масачузетския софтуерен институт (САЩ).
И в двете проучвания са употребявани масиви от оптични пинсети, всяка от които улавя една молекула калциев монофлуорид. Използвайки лазерни техники, те охлаждат молекулите до температури от порядъка на десетки микрокелвини – единствено една милионна част от градуса над безспорната нула. В това положение молекулите са покрай цялостна устойчивост. Тяхното въртене може да бъде спряно или насила да се върти единствено с един квантов ъглов миг – най-ниската периодичност на въртене, която могат да имат. Двата екипа са употребявали невъртящи се молекули, с цел да обозначат положението „ 0 “ на своите кубити, и въртящи се молекули, с цел да обозначат положението „ 1 “.
Калциевият монофлуорид е мощно полярен: негативните електрически заряди, носени от неговите електрони, се групират към флуорния атом, оставяйки чист позитивен заряд в калциевия сектор на молекулата. Изследователите са съумели да накарат две молекули калциев монофлуорид да си взаимодействат, като „ усещат “ позитивните и негативните полюси на другата молекула. „ Диполното взаимоотношение на молекулите ни дава в допълнение копче за конфигурация “, изяснява Джон Дойл, физик от Харвардския университет и един от съавторите на проучването. В резултат на това физиците са съумели да употребяват не 2, както при стандартните кубити, а 3 положения на молекулите на калциевия монофлуорид.
„ Молекулите са по-сложни, те могат да предложат повече както във връзка с кодирането на квантовата информация, по този начин и във връзка с метода, по който си взаимодействат “, споделя Лорънс Чук от Принстънския университет (САЩ). „ Това открива невиждани благоприятни условия за обработка на квантовата информация “.
За да заплетат тези молекули, учените са ги обработили с поредност от микровълнови импулси.
Според откривателите за множеството приложения молекулярните квантови компютри ще бъдат по-бавни от тези, употребяващи други типове кубити. Но молекулите биха могли да бъдат естествена среда за манипулиране на квантовата информация благодарение на така наречен кутрити, които имат три вероятни положения: -1, 0 и +1. Това от своя страна ще отвори пътя към свръхсложни калкулации – моделиране на комплицирани материали и проучване на фундаменталните сили на природата.
