En 2018, Kang-Kuen Ni y su laboratorio obtuvieron la portada de Ciencias con una hazaña impresionante:tomaron dos átomos individuales, un sodio y un cesio, y los forjó en una sola molécula dipolar, cesio sódico.

El sodio y el cesio normalmente se ignoran mutuamente en la naturaleza; pero en la cámara de vacío cuidadosamente calibrada del laboratorio de Ni, ella y su equipo capturaron cada átomo usando láseres y luego los obligaron a reaccionar, una capacidad que dotó a los científicos de un nuevo método para estudiar uno de los procesos más básicos y ubicuos de la Tierra:la formación de un enlace químico. Con la invención de Ni, Los científicos no solo pudieron descubrir más sobre nuestros fundamentos químicos, podrían comenzar a crear moléculas a medida para usos novedosos como qubits para computadoras cuánticas.

Pero había un defecto en su molécula de cesio de sodio original:"Esa molécula se perdió poco después de su fabricación, "dijo Ni, el profesor asociado Morris Kahn de química y biología química y de física. Ahora, en un nuevo estudio publicado en Cartas de revisión de física , Ni y su equipo informan de una nueva hazaña:otorgaron a su molécula una vida útil prolongada de hasta casi tres segundos y medio, un lujo de tiempo en el reino cuántico, al controlar todos los grados de libertad (incluido su movimiento) de un individuo. molécula dipolar por primera vez. Durante esos preciosos segundos, los investigadores pueden mantener el control cuántico completo necesario para qubits estables, los componentes básicos de una amplia variedad de interesantes aplicaciones cuánticas.

Según el periódico, "Estos longevos, Las moléculas dipolares individuales totalmente controladas por estado cuántico proporcionan un recurso clave para la simulación cuántica basada en moléculas y el procesamiento de información ". Por ejemplo, tales moléculas podrían acelerar el progreso hacia la simulación cuántica de nuevas fases de la materia (más rápido que cualquier computadora conocida), procesamiento de información cuántica de alta fidelidad, mediciones de precisión, e investigación básica en el campo de la química del frío (una de las especialidades de Ni).

Y, formando moléculas obedientes en sus estados fundamentales cuánticos (básicamente, su más simple, forma más flexible), los investigadores crearon qubits más confiables con manijas eléctricas, cuales, como las asas magnéticas de un imán, Permitir que los investigadores interactúen con ellos de nuevas formas (por ejemplo, con microondas y campos eléctricos).

Próximo, el equipo está trabajando para escalar su proceso:planean ensamblar no solo una molécula a partir de dos átomos, sino obligar a conjuntos más grandes de átomos a interactuar y formar moléculas en paralelo. Al hacerlo, también pueden comenzar a realizar interacciones de entrelazamiento de largo alcance entre moléculas, la base para la transferencia de información en la computación cuántica.

"Con la incorporación del control de campo eléctrico y de microondas, "dijo Ni, "Los qubits moleculares para aplicaciones de computación cuántica y simulaciones que mejoran nuestra comprensión de las fases cuánticas de la materia están al alcance experimental".