Команда ученых из Гарвардского университета под руководством профессора химии и физики Кан-Куэна Ни впервые смогла удерживать молекулы и использовать их для выполнения квантовых операций. Это открывает новые возможности для применения молекулярных структур в квантовых вычислениях. Работа опубликована в журнале Nature.
Молекулы долгое время не использовались в квантовых вычислениях из-за их сложной внутренней структуры и нестабильности. В отличие от более простых частиц, таких как атомы или ионы, молекулы трудно контролировать, что затрудняет их применение в качестве кубитов — базовых единиц информации в квантовых компьютерах.
Ученые смогли стабилизировать молекулы натрий-цезия (NaCs), используя оптические пинцеты — узконаправленные лазерные лучи, которые охлаждают молекулы до ультрахолодных температур. Это позволило минимизировать их движение и использовать электрическое взаимодействие для выполнения квантовых операций.
Команда провела эксперимент, в котором две молекулы NaCs были запутаны, создавая так называемое двухкубитное состояние Белла (состояние квантовой запутанности двух кубитов) с точностью 94%. Это стало возможным благодаря использованию квантового логического элемента iSWAP, который изменяет состояния кубитов.
Запутанные состояния молекул открывают путь к созданию молекулярных квантовых компьютеров. Такие устройства могут использовать богатую внутреннюю структуру молекул для обработки данных с беспрецедентной скоростью и точностью.
“Это важный шаг к созданию молекулярной платформы для квантовых вычислений”, — отметила соавтор исследования Энни Пак. Она добавила, что уникальные свойства молекул предлагают широкий спектр новых возможностей для развития квантовых технологий.
Теперь исследователи планируют работать над улучшением стабильности системы и расширением возможностей управления молекулами.
Ранее ученые показали, как квантовая “пуповина” связывает металлы и изоляторы.