Группе исследователей из Гарвардского университета удалось сделать значительный шаг вперёд в области квантовых вычислений благодаря первому успешному использованию молекул для реализации квантовых операций. Несмотря на тот факт, что молекулы могут значительно ускорить эксперименты, их сложная структура ранее считалась слишком непредсказуемой для эффективного управления.
Команда учёных применила сверххолодные полярные молекулы в качестве кубитов — основополагающих единиц информации в квантовых вычислениях. Результаты их работы были опубликованы в журнале Nature и открывают новые горизонты для применения сложных молекулярных структур в будущих технологиях.
«Мы начали работать над этим 20 лет назад», – поделился старший автор исследования Кан-Куэн Ни, профессор химии и физики имени Теодора Уильяма Ричардса.
В ходе эксперимента исследователи захватили молекулы натрия-цезия (NaCs) при помощи оптических пинцетов и поместили их в стабильную сверххолодную среду. Для реализации квантовой операции были использованы электрические диполь-дипольные взаимодействия между молекулами. При тщательном контроле вращения молекул относительно друг друга команде удалось создать запутанное состояние, известное как двухкубитное состояние Белла, с точностью 94%.
«Это исследование стало важным этапом в технологии захвата молекул и представляет собой последний необходимый элемент для создания молекулярного квантового компьютера», – добавила соавтор Энни Парк.
Исследования в области молекулярных систем для квантовых вычислений проводятся с 1990-х годов. Первоначальные эксперименты демонстрировали обнадеживающие результаты, однако молекулы оказались весьма нестабильными из-за непредсказуемых движений. Оптимальным решением стало создание условий сверххолодной среды, в которой можно контролировать сложные внутренние структуры молекул.
