En términos de tamaño, puede ser el avance científico más pequeño jamás logrado en Harvard.

El profesor asistente de Harvard de Química y Biología Química, Kang-Kuen Ni, y sus colegas han combinado dos átomos por primera vez en lo que los investigadores llaman una molécula dipolar. El trabajo se describe en un nuevo artículo publicado en Ciencias .

Los investigadores dicen que el descubrimiento es muy prometedor para el futuro de la computación cuántica, como la molécula dipolar constituye un nuevo tipo de qubit, la unidad más pequeña de información cuántica, lo que podría conducir a dispositivos más eficientes.

"La dirección del procesamiento de información cuántica es una de las cosas que nos entusiasman, "Ni dijo." Necesitamos moléculas para todas las diferentes aplicaciones en nuestra vida diaria. Sin embargo, el espacio molecular es tan grande, no podemos explorarlo lo suficiente con las computadoras actuales. Si tenemos computadoras cuánticas que potencialmente podrían resolver problemas complejos y explorar el espacio molecular de manera eficiente, el impacto será grande ".

Si bien el desarrollo de esas moléculas, y las computadoras que podrían aprovecharlas, exigirá mucha más investigación, Los resultados actuales demuestran un nivel de trabajo de precisión que no se había logrado anteriormente.

Los átomos se convierten en moléculas cuando se unen para crear una reacción química; Las moléculas son, en última instancia, los componentes básicos de la química y la vida misma. Los laboratorios en el pasado han creado moléculas combinando grupos de átomos, y las reacciones se midieron luego en términos de promedios. El objetivo era obtener información adicional sobre cómo interactúan las moléculas, y habilitar controles para la química de reacción y diseñar nuevos materiales cuánticos.

El equipo dirigido por Ni, sin embargo, comenzó con solo dos átomos, un sodio y un cesio, que se enfriaron a temperaturas extremadamente bajas donde nuevas fases cuánticas más allá del gas, líquido, y emergería sólido. Luego, los investigadores capturaron los átomos usando láseres y los fusionaron en una trampa de dipolo óptico. Mientras los dos átomos estaban en un "estado excitado", es decir, Cargado eléctricamente por el láser, podría ocurrir la reacción para crear una molécula.

"Es cierto que por cada reacción, "Ni dijo, "Los átomos y las moléculas se combinan individualmente a nivel microscópico. Lo que hemos hecho de manera diferente es crear más control sobre ellos. Agarramos dos especies diferentes de átomos individuales con pinzas ópticas y hacemos brillar un pulso de láser para unirlos. Todo el proceso está sucediendo en un vacío ultra alto, con muy baja densidad de aire ".

Aunque de corta duración, la reacción demostró que se podía formar una molécula utilizando el estímulo láser, en lugar de átomos adicionales, como catalizador.

Ni dijo que un paso más sería combinar átomos en un "suelo, "o no excitado eléctricamente, estado, con el objetivo de crear reacciones moleculares de mayor duración. La esperanza, ella añadió, es que si se puede crear una molécula dipolar en el laboratorio, los más grandes y complejos pueden ser, también.

"Creo que muchos científicos seguirán, ahora que hemos mostrado lo que es posible, "Ni dijo." Este estudio fue motivado por algunas cosas diferentes. En general, Estamos interesados ​​en un estudio fundamental para ver cómo la interacción física y la reacción química contribuyen a hacer que los fenómenos sean complejos. Queríamos tomar el caso más simple, las leyes de la mecánica cuántica, que son las leyes subyacentes de la naturaleza. Entonces, nuestras piezas cuánticas se convertirán en algo más complejo; esa fue la motivación inicial. Ciertamente el trabajo no está terminado, pero este es un gran paso adelante ".