Kadangi molekulės yra tokios didelės ir jas sunku manipuliuoti, jos jau seniai nepaisė fizikų bandymų suvilioti jas į kontroliuojamo kvantinio susipynimo būseną, kai molekulės yra glaudžiai susijusios net per atstumą.
Dabar pirmą kartą dviem atskiroms komandoms pavyko supainioti poras itin šaltų molekulių naudojant tą patį metodą: mikroskopiškai tikslius optinius „pincetinius gaudykles“.
Kvantinis susipynimas yra keistas, bet esminis reiškinys kvantiniame pasaulyje, kuriuo fizikai bando pasinaudoti kurdami pirmuosius komercinius kvantinius kompiuterius.
Visi objektai – nuo elektronų iki atomų iki molekulių ir net ištisų galaktikų – teoriškai gali būti apibūdinti kaip galimybių spektras prieš juos stebint. Tik išmatavus turtą atsitiktinumo ratas apsistoja ties aišku aprašymu.
Jei du objektai yra įsipainioję, žinojimas apie vieno objekto savybes – jo sukimąsi, padėtį ar impulsą – iš karto pasitarnauja kaip analogija kito objekto atžvilgiu, visiškai sustabdant abu jų galimus sukimosi ratus.
Iki šiol mokslininkai laboratoriniais eksperimentais sugebėjo sujungti jonus, fotonus, atomus ir superlaidžias grandines. Pavyzdžiui, prieš trejus metus komanda surišo trilijonus atomų į „karštas ir chaotiškas“ dujas. Įspūdinga, bet nelabai praktiška.
Fizikai taip pat buvo įsipainioję Atomas ir molekulė Prieš tai net Biologiniai kompleksai Aptinkama augalų ląstelėse. Tačiau valdyti ir manipuliuoti atskirų molekulių poromis – pakankamai tiksliai kvantinio skaičiavimo tikslais – buvo sunkesnė užduotis.
Molekules sunku atvėsti ir lengvai sąveikauti su aplinka, o tai reiškia, kad jos lengvai iškrenta iš trapios kvantinio įsipainiojimo būsenos. Dekoherence).
Vienas iš tokių sąveikų pavyzdžių yra Dipolio-dipolio sąveika: būdas, kuriuo teigiamas poliarinės molekulės galas gali būti patrauktas link kitos molekulės neigiamo galo.
Tačiau dėl tų pačių savybių molekulės yra perspektyvios kandidatės į kubitus kvantiniame skaičiavime, nes jos suteikia naujų skaičiavimo galimybių.
„Jų tolimojo nuotolio molekulinės sukimosi būsenos sudaro stiprius kubitus, tuo pačiu užtikrinant ilgalaikę dipolio sąveiką tarp molekulių Kvantinis susipynimas„,” Jis paaiškina Harvardo fizikas Yicheng Bao ir jo kolegos savo darbe.
Kubitai yra klasikinių skaičiavimo bitų kvantinė versija, kuri gali turėti 0 arba 1 reikšmę. Kita vertus, kubitai gali reikšti Galimi daug derinių 1 ir 0 tuo pačiu metu
Supainiojus kubitus, kombinuotas 1 ir 0 kvantinis neryškumas gali veikti kaip greiti skaičiuotuvai specialiai sukurtuose algoritmuose.
Molekulės, būdamos sudėtingesnės nei atomai ar dalelės, turi daugiau būdingų savybių arba būsenų, kurias galima sujungti ir sudaryti kubitą.
„Praktiškai tai reiškia, kad yra naujų būdų, kaip saugoti ir apdoroti kvantinę informaciją. Jis sako Yucai Lu, Prinstono elektros ir kompiuterių inžinerijos absolventas, antrojo tyrimo bendraautoris.
„Pavyzdžiui, molekulė gali vibruoti ir suktis keliais režimais. Taigi, kubitui koduoti galite naudoti du iš šių režimų. Jei molekulinė rūšis yra polinė, dvi molekulės gali sąveikauti net ir tada, kai jos yra erdviškai atskirtos.”
Abi komandos gamino itin šaltas kalcio monofluorido (CaF) molekules ir po vieną jas sulaikė optiniuose pincetuose.
Naudojant šiuos tvirtai sufokusuotus lazerio šviesos pluoštus, molekulės buvo išdėstytos poromis, pakankamai arti, kad CaF molekulė galėtų pajusti savo partnerio tolimojo elektrinio dipolio sąveiką. Tai sujungė kiekvieną molekulių porą į įsipainiojusią kvantinę būseną, netrukus prieš tai, kai jos tapo keistos.
Šis metodas, tiksliai manipuliuojant atskiromis molekulėmis, „sudaro kelią naujų, universalių kvantinių technologijų platformų kūrimui“. Jis rašo Augusto Summerzi, Italijos nacionalinės tyrimų tarybos fizikas, kartu.
Summerzy tyrime nedalyvavo, bet mato jo potencialą. Pasinaudodamas molekulių dipolio sąveika, jis sako, kad sistema vieną dieną gali būti panaudota kuriant itin jautrius kvantinius jutiklius, galinčius aptikti itin silpnus elektrinius laukus.
„Taikoma nuo elektroencefalografijos, siekiant išmatuoti elektrinį aktyvumą smegenyse, stebėti elektrinių laukų pokyčius Žemės plutoje ir numatyti žemės drebėjimus.” Jis spėlioja.
„Analitikas. Kūrėjas. Zombių fanatikas. Aistringas kelionių narkomanas. Popkultūros ekspertas. Alkoholio gerbėjas”.
