W przełomowym osiągnięciu fizycy po raz pierwszy zdołali splątać pojedyncze molekuły z niezwykłą precyzją, otwierając nowe możliwości w dziedzinie kwantowej informatyki. Do tej pory molekuły, ze względu na swoją wielkość i skomplikowanie, stanowiły wyzwanie dla naukowców dążących do osiągnięcia kontrolowanego splątania kwantowego, które jest kluczowym elementem przyszłych komputerów kwantowych.

Splątanie kwantowe to zjawisko, w którym właściwości dwóch obiektów, takie jak położenie czy pęd, są powiązane tak, że zmiana stanu jednego obiektu natychmiast wpływa na stan drugiego, niezależnie od odległości między nimi. Do tej pory udało się osiągnąć splątanie jonów, fotonów, atomów i obwodów nadprzewodzących, ale splątanie par molekuł było trudniejsze ze względu na ich skłonność do oddziaływania z otoczeniem i wypadania ze stanów kwantowych.

Dwa zespoły naukowców wykorzystały ultra-zimne molekuły fluorowcowe wapnia (CaF) i umieścili je w pułapkach optycznych, które działają jak precyzyjne „pęsety” laserowe. Dzięki temu udało się ustawić molekuły w parach w taki sposób, że jedna cząsteczka CaF mogła wyczuwać oddziaływania dipolowe swojego partnera, co doprowadziło do splątania każdej pary molekuł.

To osiągnięcie otwiera nowe możliwości w dziedzinie komputerów kwantowych, ponieważ molekuły mają więcej właściwości, które mogą być wykorzystane do kodowania qubitów – kwantowych odpowiedników klasycznych bitów. Qubity mogą reprezentować wiele kombinacji stanów jednocześnie, co czyni je niezwykle szybkimi w przetwarzaniu danych.

Oprócz zastosowań w informatyce kwantowej, te techniki mogą prowadzić do rozwoju wyjątkowo czułych sensorów kwantowych zdolnych do wykrywania ultralekkich pól elektrycznych, co może znaleźć zastosowanie w takich dziedzinach jak elektroencefalografia czy przewidywanie trzęsień ziemi. To odkrycie, choć skomplikowane, może mieć realny wpływ na nasze codzienne życie w przyszłości.

Źródło: Science