Исследователи продлевают жизнь диполярной молекулы

В 2018 году Канг-Куен Ни и ее лаборатория были отмечены на обложке журнала Science впечатляющим достижением: они взяли два отдельных атома, натрий и цезий, и выковали из них одну диполярную молекулу, натрий-цезий.


Натрий и цезий обычно игнорируют друг друга в дикой природе; но в тщательно откалиброванной вакуумной камере лаборатории Ni она и ее команда захватили каждый атом с помощью лазеров, а затем заставили их реагировать, что дало ученым новый метод изучения одного из самых основных и распространенных процессов на Земле: образования химической связи. С изобретением Ни ученые смогли не только больше узнать о нашей химической основе, но и начать создавать молекулы на заказ для новых применений, таких как кубиты для квантовых компьютеров.

Но в их исходной молекуле цезия натрия был один недостаток: «Эта была потеряна вскоре после того, как была создана», — сказал Ни, доцент химии, химической биологии и физики Морриса Кана. Теперь, в новом исследовании, опубликованном в Письма с обзором физики, Ни и ее команда сообщают о новом подвиге: они предоставили своей молекуле увеличенное время жизни почти до трех с половиной секунд — роскошь времени в квантовой сфере — за счет управления всеми степенями свободы (включая ее движение). индивидуальной диполярной молекулы. В течение этих драгоценных секунд исследователи могут поддерживать полный квантовый контроль, необходимый для стабильных кубитов, строительных блоков для самых разных захватывающих квантовых приложений.

Согласно статье, «эти долгоживущие, полностью квантово-контролируемые отдельные диполярные молекулы обеспечивают ключевой ресурс для квантового моделирования и обработки информации на основе молекул». Например, такие молекулы могут ускорить прогресс в направлении квантового моделирования новых фаз материи (быстрее, чем любой известный ), высокоточной обработки квантовой информации, прецизионных измерений и фундаментальных исследований в области холодной химии (одна из специальностей Ni).

И, сформировав послушные молекулы в их основных квантовых состояниях (в основном, в их простейшей и гибкой форме), исследователи создали более надежные кубиты с электрическими ручками, которые, как магнитные ручки магнита, позволяют исследователям взаимодействовать с ними в новом способами (например, микроволнами и электрическими полями).

Затем команда работает над масштабированием своего процесса: они планируют собрать не только одну молекулу из двух атомов, но и заставить большие группы атомов взаимодействовать и образовывать молекулы параллельно. Поступая таким образом, они также могут начать осуществлять дальнодействующие запутанные взаимодействия между молекулами, что является основой для передачи информации в квантовых вычислениях.

«С добавлением контроля микроволнового и электрического поля, — сказал Ни, — молекулярные кубиты для приложений квантовых вычислений и моделирования, которые способствуют нашему пониманию квантовых фаз материи, становятся доступными экспериментально».

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments