Η NVision και το Πανεπιστήμιο του Ουλμ παρουσιάζουν μοριακό qubit που διαβάζεται με φως

Ερευνητές στη γερμανική startup NVision Quantum Technologies και στο Πανεπιστήμιο του Ουλμ σχεδίασαν ένα μόριο που μπορεί να λειτουργήσει ως κβαντικό bit, ή qubit, και να διαβαστεί μεμονωμένα με τη χρήση φωτός. Το Chemistry World το περιγράφει ως το πρώτο μόριο του είδους του που λειτουργεί ως qubit και συνδέεται ατομικά μέσω φωτός. Η εργασία δημοσιεύτηκε στο Nature στις 28 Οκτωβρίου και η NVision σχεδιάζει τώρα να τοποθετήσει αυτά τα μόρια σε φωτονικά τσιπ. Ο στόχος είναι να αποδειχθεί ότι τα μοριακά qubits, που υστερούσαν για καιρό έναντι των παγιδευμένων ιόντων, των υπεραγώγιμων κυκλωμάτων και των ουδέτερων ατόμων, μπορούν να παραχθούν σε μεγάλους αριθμούς.chemistryworld.com

Ένα μόριο φτιαγμένο για τον σκοπό αυτό

Το μόριο di([1,1′-biphenyl]-4-yl)carbene διαθέτει τέσσερις ιδιότητες που απαιτούνται για ένα μεμονωμένα προσπελάσιμο qubit. Υπό το φως λέιζερ, φθορίζει μόνο σε μία από τις τρεις καταστάσεις σπιν ηλεκτρονίων του. Αυτές οι καταστάσεις σπιν διαρκούν αρκετά για υπολογισμούς. Λάμπει αρκετά έντονα ώστε να διαβαστεί και το χρώμα του παραμένει αρκετά σταθερό ώστε να επιτρέπει τον κβαντικό εναγκαλισμό, ανέφερε το Chemistry World. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες μπορούσαν να διαβάσουν μοριακά qubits μόνο σε ομάδες, υπολογίζοντας τον μέσο όρο των τιμών τους.chemistryworld.com

Η NVision δήλωσε ότι εξέτασε περισσότερα από 150 υποψήφια μόρια σε υπολογιστές και κατασκεύασε 40 από αυτά στο εργαστήριο. Η ομάδα τοποθέτησε έναν σταθερό πρόδρομο μέσα σε έναν κρύσταλλο αποτελούμενο από ένα σχεδόν πανομοιότυπο μόριο, τον ψύξε στους 4,5 Kelvin και χρησιμοποίησε λέιζερ για να μετατρέψει τον πρόδρομο σε ενεργά qubits. Εφαρμόζοντας παλμούς μικροκυμάτων, οι ερευνητές επέκτειναν τη συνοχή, ένα μέτρο του πόσο χρόνο διατηρεί το qubit την κβαντική του κατάσταση, στα 2,2 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Διαπίστωσαν επίσης ότι οι συχνότητες εκπομπής των μορίων μετά βίας μετακινήθηκαν κατά τη διάρκεια περισσότερο από μία ώρα επαναλαμβανόμενης διέγερσης.quantumcomputingreport.com+2

Η άποψη των ειδικών

Ο David Awschalom από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο το χαρακτήρισε "υψηλής ποιότητας αρχιτεκτονική μοριακών qubits" και "σημαντικό βήμα προς την ενσωμάτωση μοριακών qubits με κλιμακούμενες πλατφόρμες οπτικής επικοινωνίας". Η Danna Freedman από το MIT χαρακτήρισε την επίδειξη της δυνατότητας διεύθυνσης μεμονωμένων μορίων "τεράστιο βήμα για τον τομέα".chemistryworld.com

Από τον κρύσταλλο στο τσιπ

Η NVision θέλει να χρησιμοποιήσει τα μόρια σε μια αρχιτεκτονική που ονομάζει φωτονικά ολοκληρωμένα κβαντικά κυκλώματα. Σε αυτόν τον σχεδιασμό, τα σπιν ηλεκτρονίων συνδέονται με άλλα qubits μέσω φωτός, ενώ τα πυρηνικά σπιν λειτουργούν ως μνήμη μεγάλης διάρκειας. Η εταιρεία έχει συνεργαστεί με την HyperLight, η οποία κατασκευάζει φωτονικά στοιχεία από λεπτά υμένια νιοβικού λιθίου, και αναμένει τα πρώτα πρωτότυπα ολοκληρωμένα τσιπ το τέταρτο τρίμηνο του 2026. Οι μακροπρόθεσμοι στόχοι της είναι 1.000 φυσικά qubits και στη συνέχεια, έως το 2030, 1.000 λογικά qubits ανθεκτικά σε σφάλματα πάνω σε ένα τσιπ.optica-opn.org+2

"Ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα που αντιμετωπίζει κάθε μέθοδος τώρα είναι: μπορεί να κλιμακωθεί σε εκατοντάδες χιλιάδες qubits;" δήλωσε ο Ilai Schwartz, επικεφαλής τεχνολογίας της NVision. "Παραμένουν πραγματικές μηχανολογικές προκλήσεις, αλλά επειδή βασιζόμαστε σε υπάρχουσες διαδικασίες χυτηρίων, δεν χρειάζεται να χτίσουμε νέα εργοστάσια για να φτάσουμε εκεί".chemistryworld.com