NVision og Universitetet i Ulm avduker molekylær qubit som kan leses med lys

Forskere ved den tyske oppstartsbedriften NVision Quantum Technologies og Universitetet i Ulm har designet et molekyl som kan fungere som en kvantebit, eller qubit, og leses av individuelt ved hjelp av lys. Chemistry World beskriver det som det første molekylet i sitt slag som fungerer som en qubit som kan adresseres individuelt med lys. Arbeidet ble publisert i Nature den 28. oktober, og NVision planlegger nå å plassere molekylene på fotoniske brikker. Målet er å vise at molekylære qubits, som lenge har ligget bak fangede ioner, superledende kretser og nøytrale atomer, kan produseres i stort antall.chemistryworld.com

Et molekyl skreddersydd for oppgaven

Molekylet, di([1,1′-biphenyl]-4-yl)karben, har fire egenskaper som en individuelt adresserbar qubit krever. Under laserlys fluorescerer det i bare én av sine tre elektronspinn-tilstander. Disse spinntilstandene varer lenge nok til beregninger. Det lyser sterkt nok til å leses av, og fargen er stabil nok til å tillate sammenfiltring, rapporterte Chemistry World. Frem til nå har forskere kun kunnet lese av molekylære qubits i grupper og beregne gjennomsnittsverdier.chemistryworld.com

NVision opplyser at de har screenet mer enn 150 kandidatmolekyler på datamaskiner og fremstilt 40 av dem i laboratoriet. Teamet plasserte en stabil forløper inne i en krystall laget av et nesten identisk molekyl, kjølte den ned til 4,5 Kelvin, og brukte en laser for å gjøre forløperen om til aktive qubits. Ved å bruke mikrobølgepulser forlenget forskerne koherensen, et mål på hvor lenge en qubit beholder sin kvantetilstand, til 2,2 millisekunder. De fant også at molekylenes emisjonsfrekvenser knapt endret seg i løpet av mer enn en time med gjentatt eksitasjon.quantumcomputingreport.com+2

Eksperter uttaler seg

David Awschalom ved University of Chicago kaller det en arkitektur for molekylære qubits av høy kvalitet og et betydelig skritt mot å integrere molekylære qubits med skalerbare optiske kommunikasjonsplattformer. Danna Freedman ved MIT kaller demonstrasjonen av adressering av enkeltmolekyler et stort skritt for feltet.chemistryworld.com

Fra krystall til brikke

NVision ønsker å bruke molekylene i en arkitektur de kaller fotoniske integrerte kvantekretser. I dette designet kobles elektronspinn til andre qubits via lys, mens kjernespinn fungerer som langvarig minne. Selskapet har inngått samarbeid med HyperLight, som produserer tynnfilm-litiumniobat-fotonikk, og forventer sine første prototype-integrerte brikker i fjerde kvartal 2026. De langsiktige målene er 1000 fysiske qubits og deretter, innen 2030, 1000 feiltolerante logiske qubits på en brikke.optica-opn.org+2

"Et av de største spørsmålene som alle modaliteter nå står overfor er: kan det skaleres til hundretusenvis av qubits?" sier Ilai Schwartz, teknologidirektør i NVision. "Det gjenstår reelle ingeniørmessige utfordringer, men fordi vi bygger på eksisterende støperiprosesser, trenger vi ikke å bygge nye fabrikker for å nå målet".chemistryworld.com