NVision a Ulmská univerzita představily molekulární qubit čitelný světlem

Výzkumníci z německého startupu NVision Quantum Technologies a Ulmské univerzity navrhli molekulu, která může fungovat jako kvantový bit neboli qubit a být individuálně čtena pomocí světla. Chemistry World ji popisuje jako první molekulu svého druhu, která slouží jako qubit individuálně propojený světlem. Práce byla zveřejněna v časopise Nature 28. října a NVision nyní plánuje umístit tyto molekuly na fotonické čipy. Cílem je ukázat, že molekulární qubity, které dlouho zaostávaly za iontovými pastmi, supravodivými obvody a neutrálními atomy, lze vyrábět ve velkém počtu.chemistryworld.com

Molekula stvořená pro tento úkol

Molekula di([1,1′-biphenyl]-4-yl)carbene má čtyři vlastnosti, které individuálně adresovatelný qubit potřebuje. Pod laserovým světlem fluoreskuje pouze v jednom ze svých tří stavů elektronového spinu. Tyto spinové stavy trvají dostatečně dlouho pro výpočty. Podle zprávy Chemistry World září dostatečně jasně, aby byla čitelná, a její barva zůstává dostatečně stabilní, aby umožnila provázání. Až dosud mohli vědci číst molekulární qubity pouze ve skupinách a zprůměrovat jejich hodnoty.chemistryworld.com

Společnost NVision uvedla, že v počítačích prověřila více než 150 kandidátských molekul a 40 z nich vyrobila v laboratoři. Tým umístil stabilní prekurzor do krystalu vyrobeného z téměř identické molekuly, ochladil jej na 4,5 Kelvina a pomocí laseru přeměnil prekurzor na aktivní qubity. Aplikací mikrovlnných pulzů vědci prodloužili koherenci, což je měřítko toho, jak dlouho si qubit udržuje svůj kvantový stav, na 2,2 milisekundy. Zjistili také, že emisní frekvence molekul se během více než hodiny opakované excitace téměř nepohnuly.quantumcomputingreport.com+2

Názory externích odborníků

David Awschalom z Chicagské univerzity to označil za „vysoce kvalitní architekturu molekulárních qubitů“ a „významný krok směrem k integraci molekulárních qubitů se škálovatelnými optickými komunikačními platformami“. Danna Freedman z MIT označila demonstraci adresovatelnosti jednotlivých molekul za „obrovský krok pro tento obor“.chemistryworld.com

Od krystalu k čipu

NVision chce tyto molekuly využít v architektuře, kterou nazývá fotonické integrované kvantové obvody. V tomto návrhu se spiny elektronů propojují s ostatními qubity prostřednictvím světla a spiny jader fungují jako dlouhodobá paměť. Společnost navázala partnerství se společností HyperLight, která vyrábí tenkovrstvou fotoniku na bázi niobátu lithného, a očekává své první prototypy integrovaných čipů ve čtvrtém čtvrtletí roku 2026. Její dlouhodobější cíle zahrnují 1 000 fyzických qubitů a poté do roku 2030 1 000 logických qubitů odolných proti chybám na jednom čipu.optica-opn.org+2

„Jednou z největších otázek, kterým nyní čelí každá modalita, je: lze ji škálovat na stovky tisíc qubitů?“ řekl Ilai Schwartz, technický ředitel NVision. „Skutečné inženýrské výzvy přetrvávají, ale protože stavíme na stávajících procesech sléváren, nemusíme stavět nové továrny, abychom toho dosáhli.“chemistryworld.com