Beberapa tahun yang lalu, ahli kimia di Friedrich Schiller University Jena mengembangkan molekul yang dapat berfungsi sebagai potensi qubit-IE sebagai unit komputasi di komputer kuantum. Dengan bantuan kompleks tembaga ini, mereka sekarang sangat meningkatkan kemungkinan untuk perkembangan teknologi kuantum di masa depan bersama dengan rekan -rekan dari University of Florence. Untuk pertama kalinya, mereka telah berhasil mengendalikan keadaan putaran molekul secara langsung dengan medan listrik dengan secara khusus mengintervensi interaksi antara putaran. Tim melaporkan temuan penelitiannya dalam jurnal penelitian »Komunikasi Alam«.
Untuk dapat menggunakan molekul sebagai qubit, spin-ie momentum sudut intrinsik dari elektron-sangat penting. Semakin lama keadaan berputar, semakin cocok molekulnya sebagai unit penyimpanan. Selain itu, cara putaran dikontrol sangat menentukan untuk kinerja qubit.
Tapi bagaimana putaran dapat dikontrol dengan cara yang ditargetkan? »Biasanya, ini hanya dimungkinkan dengan medan magnet atau melalui pengalihan yang dikenal sebagai kopling spin-orbit, yang hanya bekerja dengan elektron yang gerakannya di sekitar nukleus atom tidak simetris secara bola, sehingga elektron ini mengalami medan magnet yang efektif dalam medan listrik yang kuat dari nukleus dari sudut pandangnya, yang bertindak pada putaran mereka«Kata Winfried Plass, yang mengepalai»Kami sekarang telah berhasil untuk pertama kalinya dalam mempengaruhi putaran langsung dari luar-IE tanpa cara spin-orbit-by dari medan listrik. «
Sistem putaran geometris frustrasi
»Kompleks tembaga trinuclear kami menampilkan apa yang dikenal sebagai sistem putaran yang frustrasi secara geometris. Ini berarti bahwa ada tiga putaran yang sebenarnya ingin menyelaraskan diri dengan antiparalel dengan tetangga mereka. Namun, karena pengaturan segitiga, keinginan ini tidak dapat dipenuhi untuk semua mereka pada saat yang sama. Ini sebanding dengan tiga magnet di sudut-sudut segitiga yang masing-masing ingin menyelaraskan diri mereka sendiri Kutub Utara ke Kutub Selatan ini tidak pernah mungkin bagi semua mereka pada saat yang sama, sehingga putarannya mengatur diri mereka sendiri pada sudut kompromi satu sama lain«Menjelaskan ahli kimia Jena. »Arah yang dihasilkan dari rotasi-searah jarum jam atau anti-searah berkorespondensi dengan spin chirality dari sistem frustrasi ini, yang membedakan antara dua keadaan energi minimal yang setara. «
Para peneliti sekarang telah melampirkan medan listrik ke formasi seperti itu di bidang segitiga yang menghubungkan tiga putaran, sehingga memanipulasi seluruh sistem putaran. Para peneliti dapat menentukan pengaruh dari perubahan konstanta kopling, yaitu nilai yang memberikan informasi tentang seberapa kuat putaran berinteraksi satu sama lain. Faktor penentu untuk interaksi antara medan listrik dan putaran adalah ligan molekul-IE senyawa organik khusus yang menghubungkan tiga putaran. Eksperimen telah menunjukkan bahwa »spin Bridge« ini dapat diubah oleh medan listrik dan bahwa perubahan diteruskan ke kopling antara putaran.
Medan listrik memungkinkan komputer kuantum yang lebih kuat
Para ahli kimia menggunakan metode spektroskopi untuk percobaan mereka: resonansi spin elektron, ESR (atau EPR) singkatnya, yang dapat digunakan untuk menyelidiki apakah medan listrik mempengaruhi keadaan spin dari efek spin-listrik yang disebut molekul. Dalam kristal yang terbuat dari kompleks tembaga ini, ketergantungan spasial-ie anisotropi efek ini dapat diselidiki secara khusus.
Dengan membuktikan bahwa status putaran dalam molekul dapat secara langsung dipengaruhi oleh medan listrik, tim peneliti membuka perspektif baru untuk teknologi kuantum. »Medan listrik lebih tepat, lebih cepat dan lebih mudah dikendalikan,«Kata Winfried Plass. “Sistem qubit atas dasar ini dapat memungkinkan konsep komputer kuantum yang lebih kuat dan hemat energi. «Berkat hasil penelitian ini dan peran yang diidentifikasi dari ligan, molekul dapat disesuaikan untuk aplikasi tersebut di masa depan.
