Sciencemag.cz
Doporučujeme
Kvantově provázané (entanglement) stavy kolem sebe nepozorujeme, například napůl živé a napůl mrtvé Schrödingerovy kočky. Tým fyziků z Princetonu uvádí, že nyní poprvé dokázal takto propojit jednotlivé molekuly. Ty pak zůstávají vzájemně korelované a mohou na sebe působit (poznámka: v uvozovkách, prostě ERP paradox, Bellovy nerovnosti atd., použít k přenosu informace nelze), i když jsou od sebe libovolně vzdálené.
Výsledek má mít význam jak teoretický, tak pro praktické aplikace typu kvantových počítačů. Tisková zpráva v této souvislosti zmiňuje speciálně i kvantové senzory schopné rychlejšího měření (quantum advantage/supermacy, výhoda, nadřazenost).
V posledních cca dvou desetiletích se pro realizaci qubitů v kvantových počítačích a zařízeních zkoumala řada různých platforem, jako jsou například zachycené ionty, fotony a supravodivé obvody. Optimální kvantový systém nebo platforma qubitů (apod.) ale může záviset na konkrétní aplikaci, z tohoto hlediska je rozšíření platforem o molekuly určitě užitečné. Až do tohoto experimentu se řízené kvantové provázání molekul realizovat nepodařilo.
Molekuly mají oproti jiné realizaci provázaných stavů výhody, které je činí vhodné pro určité aplikace v oblasti kvantového zpracování informací a kvantové simulace složitých materiálů. V porovnání s atomy mají například molekuly více kvantových stupňů volnosti a mohou interagovat novými způsoby.
Nová stude začala chlazením polárních molekul laserem na ultranízké teploty. Jak dále uvádí tisková zpráva Princeton University, jednotlivé molekuly pak byly zachyceny optickou pinzetou. Pomocí speciální polohy pinzet se podařilo vytvořit velká pole jednotlivých molekul a individuálně je umístit do libovolné jednorozměrné konfigurace. Vytvořily se tak například izolované dvojice molekul a řetězce molekul bez defektů.
Autoři studie dále zakódovali qubit do nerotujícího a rotujícího stavu molekuly. Podařilo se jim ukázat, že tento molekulární qubit zůstává koherentní, tj. „pamatuje“ si svou superpozici. To znamená, že lze vytvořit dobře řízené a koherentní qubity z jednotlivých molekul.
K samotnému provázání molekul je bylo třeba přimět k interakci, což se provedlo sérií mikrovlnných pulzů. Tím, že autoři studie interakci nechali probíhat po přesně stanovenou dobu, byli schopni realizovat dvouqubitové hradlo ze dvou molekul.
I molekuly tedy mohou fungovat jako základní platforma pro kvantové technologie. Autoři výzkumu se zajímají zejména o zkoumání fyziky mnoha interagujících molekul, které lze využít k simulaci kvantových systémů s mnoha tělesy, v nichž se může objevit zajímavé emergentní chování, například nové formy magnetismu.
Connor M. Holland et al, On-demand entanglement of molecules in a reconfigurable optical tweezer array, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adf4272. www.science.org/doi/10.1126/science.adf4272
Yicheng Bao et al, Dipolar spin-exchange and entanglement between molecules in an optical tweezer array, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adf8999. www.science.org/doi/10.1126/science.adf8999
Augusto Smerzi et al, Entanglement with tweezed molecules, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adl4179. www.science.org/doi/10.1126/science.adl4179
Zdroj: Princeton University / Phys.org, přeloženo, zkráceno
