Успешное применение молекул в квантовых компьютерах после 20 лет исследований

Гарвардские учёные сделали значительный шаг вперёд в сфере квантовых вычислений, впервые успешно применив молекулы для выполнения квантовых операций. Несмотря на обещания, скрытые в молекулах для ускорения экспериментальных процессов, ранее сложность их структуры считалась слишком трудной для предсказуемого управления.

Группа исследователей добилась успеха, применив сверххолодные полярные молекулы в роли кубитов — основных единиц квантовой информации. Результаты их труда, опубликованные в журнале Nature, открывают путь для использования сложных молекулярных структур в будущих приложениях.

«Мы занимались этим последние 20 лет», — отметила Кан-Куэн Ни, ведущий соавтор исследования и профессор химии и физики имени Теодора Уильяма Ричардса.

Исследователи начали с ловли молекул натрия-цезия (NaCs) с помощью оптических пинцетов в контролируемой и крайне холодной среде. Для выполнения квантовой операции использовались электрические диполь-дипольные взаимодействия между молекулами. Тщательно регулируя их вращение друг относительно друга, группа учёных создала запутанное состояние, известное как двухкубитное состояние Белла, с точностью 94%.

«Наше исследование является важной вехой в технологиях управления молекулами и представляет собой финальный строительный блок для создания молекулярного квантового компьютера», — добавила соавтор Энни Парк.

С 1990-х годов учёные пытались использовать молекулярные системы в квантовых вычислениях. Первоначальные эксперименты давали надежду, однако молекулярные структуры оказались нестабильными из-за своей непредсказуемости. Решением стало помещение молекул в сверххолодную среду, позволяющее контролировать их сложные внутренние взаимодействия.

Источник: iXBT