NVision ja Ulmin yliopisto esittelivät valolla luettavan molekyylikubitin

Saksalaisen startup-yrityksen NVision Quantum Technologiesin ja Ulmin yliopiston tutkijat ovat suunnitelleet molekyylin, joka voi toimia kvanttibittinä eli kubittina ja joka voidaan lukea yksitellen valon avulla. Chemistry World kuvailee sitä ensimmäiseksi laatuaan olevaksi molekyyliksi, joka toimii valolla yksilöllisesti kytkettynä kubittina. Tutkimus julkaistiin Nature-lehdessä 28. lokakuuta, ja NVision suunnittelee nyt molekyylien sijoittamista fotonisille siruille. Tavoitteena on osoittaa, että molekyylikubitteja, jotka ovat pitkään jääneet jälkeen loukkuun jääneistä ioneista, suprajohtavista piireistä ja neutraaleista atomeista, voidaan valmistaa suuria määriä.chemistryworld.com

Tehtävään luotu molekyyli

Molekyylillä, di([1,1′-biphenyl]-4-yl)carbene, on neljä ominaisuutta, joita yksilöllisesti osoitettava kubitti tarvitsee. Laservalon alla se fluoresoi vain yhdessä kolmesta elektronin spin-tilastaan. Nämä spin-tilat kestävät riittävän kauan laskentaa varten. Se hehkuu riittävän kirkkaasti luettavaksi, ja sen väri pysyy riittävän vakaana mahdollistaakseen kietoutumisen, Chemistry World raportoi. Tähän asti tutkijat pystyivät lukemaan molekyylikubitteja vain ryhmissä ja laskemaan niiden arvojen keskiarvon.chemistryworld.com

NVision kertoi seuloneensa yli 150 ehdokasmolekyyliä tietokoneilla ja valmistaneensa niistä 40 laboratoriossa. Tiimi asetti vakaan esiasteen lähes identtisestä molekyylistä koostuvaan kidehilaan, jäähdytti sen 4,5 Kelviniin ja käytti laseria muuttaakseen esiasteen aktiivisiksi kubiteiksi. Käyttämällä mikroaaltoimpulsseja tutkijat pidensivät koherenssia, joka mittaa kuinka kauan kubitti säilyttää kvanttitilansa, 2,2 millisekuntiin. He havaitsivat myös, että molekyylien emissiotaajuudet tuskin muuttuivat yli tunnin kestäneen toistuvan virityksen aikana.quantumcomputingreport.com+2

Ulkopuolisten asiantuntijoiden arvioita

David Awschalom Chicagon yliopistosta kutsui sitä "korkealaatuiseksi molekyylikubittiarkkitehtuuriksi" ja "merkittäväksi askeleeksi kohti molekyylikubittien integroimista skaalautuviin optisiin viestintäalustoihin". MIT:n Danna Freedman kutsui yksittäisen molekyylin osoitettavuuden osoittamista "valtavaksi askeleeksi alalle".chemistryworld.com

Kiteestä sirulle

NVision haluaa käyttää molekyylejä arkkitehtuurissa, jota se kutsuu fotonisiksi integroiduiksi kvanttipiireiksi. Tässä mallissa elektronien spinit kytkeytyvät muihin kubitteihin valon välityksellä, ja ydinspinit toimivat pitkäikäisenä muistina. Yritys on tehnyt yhteistyötä HyperLightin kanssa, joka valmistaa ohutkalvoisia litiumniobaattifotoniikkakomponentteja, ja odottaa ensimmäisiä integroituja prototyyppisiruja vuoden 2026 viimeisellä neljänneksellä. Sen pitkän aikavälin tavoitteena on 1 000 fyysistä kubittia ja vuoteen 2030 mennessä 1 000 vikasietoista loogista kubittia yhdellä sirulla.optica-opn.org+2

"Yksi suurimmista kysymyksistä, joita jokainen menetelmä nyt kohtaa, on: voiko se skaalautua satoihin tuhansiin kubitteihin?" sanoi Ilai Schwartz, NVisionin teknologiajohtaja. "Todellisia teknisiä haasteita on jäljellä, mutta koska rakennamme olemassa olevien valimoprosessien päälle, meidän ei tarvitse rakentaa uusia tehtaita päästäksemme sinne".chemistryworld.com