Sciencemag.cz
Doporučujeme
Molekuly NaLi lze ochladit k teplotám blízkým absolutní nule pomocí kolizního chlazení. Složitější objekty ochlazené na ultranízké teploty by se mohly uplatnit pro kvantové počítání, protože při těchto teplotách půjde přesně řídit jejich chování.
Až dosud se na dosaženou teplotu 200 miliardtin Kelvinů dařilo ochlazovat pouze atomy. Není zdánlivě nic jednoduššího, než tedy ochladit molekuly pomocí těchto atomů. Problém spočívá v tom, že při tomto tzv. kolizním chlazení si ale molekuly vyměňovaly energii takových způsobem, že postup nefungoval. Novinkou je, že vědci nyní dokázali NaLi ochladit mezi ultrachladnými atomy sodíku tak, aby při většině srážek došlo ke „správným“ kolizím, kdy se energie bude přenášet z molekul na atomy; molekuly NaLi tak byly ochlazeny z 2 mikrokelviů na 220 nanokelvinů. Úspěšné provedení tohoto postupu vyžadovalo přesně řídit rotace molekul pomocí vnějšího magnetického pole a laserů (celkem až 20 laserů s paprsky o speciálních frekvencích a polarizacích atd.).
Otázkou je, zda zvolená metoda může fungovat také u jiných molekul. NaLi je samozřejmě hodně speciální molekula, proto to s ní autoři výzkumu vůbec zkusili. Na počátku nerušili, zda to to s ní půjde lépe nebo naopak ještě mnohem hůře a bude chlazení odolávat silněji. NaLi má vznikat z obou prvků právě při teplotě cca 2 mikrokelviny.
Dosaženou teplotu si molekuly udržely asi 1 sekundu, což by pro kvantové výpočty mělo být rozhodně dostačující (poznámka PH: jenže v tomto stavu je třeba nejen provést samotný výpočet, ale i vstupní manipulaci s nastavením hodnot qubitů?).
Collisional cooling of ultracold molecules, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2141-z, https://nature.com/articles/s41586-020-2141-z
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology/Nature/Phys.org
Poznámky PH: Původní tisková zpráva MIT uvádí, že při dřívějších pokusech se zdálo, jako by chladné atomy předávaly naopak energii molekulám, ty získávaly další pohybovou energii a měly tendenci uniknout z příslušných pastí nebo se chemicky rozpadnout; to moc pochopitelně na laika nepůsobí, ale samozřejmě při takových teplotách…
Na novince z MITu je samozřejmě zajímavá už samotná existence molekul NaLi – a mimochodem další hledání v chemických databázích ukáže, že existují i molekuly LiNa3. Co chemie molekul, jako je NaLi nebo LiNa3? Sodík má nižší ionizační energii (je reaktivnější, „více se chce stát kationtem“), z tohoto hlediska je pak vůbec zápis LiNa3 divný… (Na druhé straně je to jen formalismus, píšeme CH4, i když z hlediska elektronegativit/polarity vazby by to asi také mělo být naopak…?)
