A japán Kyushu Egyetem bejelentette, hogy a világon először sikerült elérniük a kvantumkoherenciát szobahőmérsékleten. Ez azért nagy szó, mert megnyithatja az utat az olyan kvantumszámítógép-áramköröknek, amelyek működéséhez már nem szükséges a rendkívüli hideg, hanem elegendő lesz a szobahőmérséklet. A kvantumrendszerek egyik jelentős hátránya ugyanis a qubitek furcsa állapotainak törékenysége. Bármely interakció, amely egy qubit és a környezetében lévő bármi más között történik, torzítani kezdi annak kvantumállapotát. Például, ha a környezet egy részecskékből álló gáz, akkor nagyon hideg hőmérsékleten a gázmolekulák lassan mozognak, tehát nem kerülnek bele túlzott mértékben a kvantum-áramkörökbe. Ezért van, hogy a kvantumtechnológia alapvető hardvereit nagyon hideg hőmérsékleten, nulla kelvin (-273,15 Celsius-fok) közelében kell tartani, hogy megakadályozzák a rendkívüli állapotok tönkretételét a számítógép egyéb alkatrészeinek, környezetének hője által.

A mostani felfedezés kulcsa egy kromofór – egy fényelnyelő festékmolekula – és egy különleges fém-szerves váz (MOF) összekapcsolásában rejlik. A sűrűn felhalmozott kromofórákkal és a visszafogott forgási szöggel a MOF-szerkezet lehetővé tette a kutatók számára, hogy olyan szobahőmérsékletű kvantumkoherenciát érjenek el, amilyet eddig még soha nem tapasztaltak. Az elektronokat mikrohullámú impulzusokkal gerjesztették a mindössze 100 nanoszekundumig tartó állapot eléréséhez. Bár ez egy múló pillanatnak tűnhet, mégis hatalmas előrelépés olyan anyagok tervezése felé, amelyek szobahőmérsékleten több qubit létrehozására képesek.

A kutatók reményei szerint a módszer megnyitja az utat a szobahőmérsékletű molekuláris kvantumszámítástechnikához, amely a többszörös kvantumkapuk vezérlésén és a különböző célvegyületek kvantumérzékelésén alapul. Mindez nagyobb felbontást és érzékenységet ígér az érzékelési technológiában, paradigmaváltást jelentve a hagyományos technikákhoz képest.

Forrás: Science.org / Kyushu Egyetem

A borítókép illusztráció, forrás: Adobe Stock