گروهی از محققان دانشکده مهندسی دانشگاه کیوشو پیشرفت قابل توجهی در دستیابی به انسجام کوانتومی در دمای اتاق داشته اند. مطالعه آنها توانایی حفظ یک حالت کوانتومی به خوبی تعریف شده را نشان می دهد که توسط تأثیرات خارجی مختل نشده است، دقیقاً در اینجا روی سطح زمین.
این پیشرفت به ترکیب یک کروموفور (یک مولکول رنگ جاذب نور) با یک چارچوب فلزی آلی (MOF)، یک ماده کریستالی نانومتخلخل که از یون های فلزی و لیگاندهای آلی تشکیل شده است، نسبت داده می شود.
پروفسور کوبوری در یک بیانیه مطبوعاتی تاکید کرد: “این اولین انسجام کوانتومی دمای اتاق از پنج تایی درهم تنیده است.” اگرچه انسجام در حال حاضر تنها نانوثانیه طول می کشد، این یافته ها پایه ای را برای محاسبات کوانتومی و تلاش های سنجش در آینده فراهم می کند.
محققان کروموفور را در MOF ادغام کردند و یک محیط منحصر به فرد برای انسجام کوانتومی ایجاد کردند.
انسجام کوانتومی برای محاسبات کوانتومی و فن‌آوری‌های سنجش ضروری است، اما دستیابی به آن در دمای اتاق چالش‌برانگیز بوده است. نوآوری این تیم شامل سرکوب حرکت مولکولی با معرفی یک کروموفور مبتنی بر پنتاسن در یک MOF نوع UiO است.
ساختار MOF، با کروموفورهای متراکم انباشته شده و زوایای چرخشی محدود، محققان را قادر به دستیابی به انسجام کوانتومی دمای اتاق کرد، شاهکاری که قبلاً دیده نشده بود.
برای کشف علم پشت آن، الکترون ها با پالس های مایکروویو برانگیخته شدند و انسجام کوانتومی بیش از ۱۰۰ نانوثانیه را آشکار کردند. اگرچه به ظاهر کوتاه است، اما این نشان دهنده گامی مهم به سمت طراحی موادی است که قادر به تولید کیوبیت های متعدد در دمای اتاق هستند.
دانشیار یانای آینده‌ای را پیش‌بینی می‌کند که در آن کیوبیت‌های حالت چند اکسیتون پنج‌گانه را می‌توان با جست‌وجوی مولکول‌های مهمان که حرکات سرکوب‌شده را القا می‌کنند و ساختارهای MOF مناسب ایجاد کرد، به‌طور مؤثر تولید کرد.
این کشف امکان هیجان انگیز محاسبات کوانتومی مولکولی در دمای اتاق را بر اساس کنترل چند دروازه کوانتومی و سنجش کوانتومی ترکیبات هدف مختلف باز می کند.
این تحقیق محاسبات کوانتومی را که به عنوان پیشرفت بزرگ فناوری بعدی در نظر گرفته می‌شود، یک قدم به واقعیت نزدیک‌تر می‌کند. سنجش کوانتومی، استفاده از خواص کوانتومی کیوبیت‌ها، نوید وضوح و حساسیت بالاتر در فناوری سنجش را می‌دهد که نشان‌دهنده تغییر پارادایم از تکنیک‌های سنتی است.
همانطور که به یک انقلاب کوانتومی نزدیک می شویم، انسجام کوانتومی دمای اتاق حالت های پنج تایی می تواند کلید باز کردن پتانسیل کامل فناوری های کوانتومی باشد، زمانی که تصور می شد فقط در دماهای شدید ممکن است.
منابع
