Новое соединение из меди может стать важным компонентом квантового компьютера | Gearmix
13.12.2018 12:23

Новое соединение из меди может стать важным компонентом квантового компьютера

Квантовые компьютеры способны значительно повысить возможности вычислительных систем, и это приведёт к серьёзным переменам по всему миру.

Как бы то ни было, предстоит ещё долгий путь до воплощения этих планов в реальность, поскольку пока ещё нет возможности реализовать на практике существующие молекулярные концепции. Однако осознание этого факта не способно удержать учёных всего мира от разработки и оптимизации отдельных компонентов. Химики Йенского университета Фридриха Шиллера синтезировали молекулу, способную выполнять функцию вычислительного ядра квантового компьютера. Они поделились результатами своей работы в последнем номере научно-исследовательского журнала Chemical Communications.

Подпись к изображениюУченый Бенджамин Кинцель  из Йенского университета изучает лабораторный сосуд, содержащий кристаллы новой молекулы, которые могут быть использованы в квантовом компьютере

Молекула, достаточно долго сохраняющая состояние спина

«Для использования молекулы в качестве кубита, основной единицы информации квантового компьютера, она должна иметь способность достаточно долго сохранять свое спиновое состояние, которым можно было бы управлять извне, — объясняет профессор Йенского университета доктор Винфрид Пласс.  — Это означает, что спиновое состояние, получаемое как результат взаимодействия спинов электронов молекулы, должно быть стабильным в достаточным для ввода и считывания информации степени».

Молекула, синтезированная Плассом и его командой, в точности соответствует этому условию. Она называется координационным соединением, состоящим как из органических, так и из металлических частей. «Органический материал формирует решётку, в которой ионы металла расположены строго определённым образом, — говорит Бенджамин Кинтцель, сыгравший главную роль в создании молекулы. — В нашем случае речь идет о трёхъядерном медном комплексе, особенность которого заключается в том, что внутри молекулы ионы меди образуют точный равносторонний треугольник».

Только в этом случае спины электронов трёх ядер меди могут устанавливать настолько сильное взаимодействие, что в молекуле образуется спиновое состояние, превращающее её в кубит, которым можно управлять извне.

«Даже несмотря на то, что мы уже теоретически представляли облик нашей молекулы, её синтез стал довольно серьёзной проблемой,- говорит Кинтцель. – В частности, сложно достичь равностороннего треугольного позиционирования, так что пришлось кристаллизовать молекулу для того, чтобы точно её сформировать. И тяжело предугадать, как подобная частица поведёт себя в кристалле». И тем не менее, применив разнообразные химические инструменты и методы тонкой настройки, исследователи сумели добиться желаемого результата.

Запись и считывание информации при помощи электрических полей

Согласно теоретическим выкладкам, молекула, созданная в Йене, имеет дополнительные фундаментальные преимущества в сравнении с прочими кубитами. По словам Пласса, теоретически, конструктивно заложенные в это медное соединение свойства предполагают возможность контроля его спинового состояния на молекулярном уровне при помощи электрических полей. Применявшиеся до последнего времени в подобных целях магнитные поля не дают возможности сосредотачиваться на отдельных молекулах. Исследовательская группа из Оксфорда, сотрудничающая с химиками Йенского университета, в настоящее время проводит различные эксперименты по изучению характеристик синтезированной в Йене молекулы.

Команда химиков Йенского университета убеждена в том, что созданная ими молекула полностью отвечает требованиям для использования в качестве кубита. Однако сложно предсказать, будут ли её действительно в будущем использовать в качестве вычислительного ядра, потому что на сегодня нет ясного представления о том, как эти молекулы следует интегрировать в квантовые компьютеры. Для достижения этого результата нужны глубочайшие познания химии, и эксперты Йенского университета готовы принять вызов.



ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ


© Gearmix 2013
Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru
Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.
Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Комментарии запрещены.