Jak czytamy w Science Advances, zespół badawczy kierowany przez Nobuhiro Yanai doprowadził do utrzymania nietypowego spinu elektronów przez 100 nanosekund. Wszystko to w warunkach zbliżonych do temperatury pokojowej, co robi ogromne wrażenie, gdy weźmiemy pod uwagę fakt, iż do tej pory tego typu wyniki osiągano w znacznie chłodniejszych układach.
Uzyskanie tzw. spójności kwantowej w temperaturze pokojowej było możliwe dzięki wykorzystaniu chromoforu, czyli cząsteczki pochłaniającej i emitującej światło o określonej długości fali, którą połączono ze szkieletem metalo-organicznym. Ten ostatni ma postać nanoporowatego materiału krystalicznego składającego się z jonów metali i organicznych ligandów. I choć spójność ta była obserwowana w skali nanosekundowej, to dokonania japońskich fizyków są bardzo obiecujące w kontekście zaawansowanych wykonywania obliczeń kwantowych, prwoadzenia bezpiecznej komunikacji i projektowania czujników kwantowych.
Niestety, nie wszystko jest w tym świecie idealne. Delikatne stany kwantowe są bardzo podatne na zmienne warunki otoczenia. W efekcie wszelkie wahania, na przykład temperatury, czy też udział oddziaływań elektromagnetycznych, mogą niekorzystnie na nie wpływać. W takich okolicznościach dochodzi do zaburzeń, które są kompletnie niepożądane. Dzięki przeprowadzonym eksperymentom naukowcom udało się osiągnąć spójność kwantową w temperaturze pokojowej, czego nigdy przedtem nie obserwowano w takiej konfiguracji.
Do tej pory wielkim problemem było utrzymywanie spójności kwantowej w temperaturze pokojowej
Bo choć do tej pory naukowcy byli w stanie utrzymać spójność, to musieli w tym celu zapewnić trudne do osiągnięcia temperatury. A jeśli myślimy o praktycznym stosowaniu tego typu technologii w życiu codziennym, to trudno będzie sobie to wyobrazić przy konieczności utrzymywania wartości bliskich zeru absolutnemu. Podnosząc je do okolic temperatury pokojowej, naukowcy doprowadzili do wielkiego przełomu.
O ile przedtem superpozycję utrzymano w układach składających się z metali, tak tym razem inżynierowie postawili na wspomniane szkielety metalo-organiczne. Wykorzystane w czasie eksperymentów elektrony wzbudzono za pośrednictwem impulsów mikrofalowych, a ostatecznie utrzymana została kwantowa spójność stanu na przestrzeni ponad 100 nanosekund.
Czytaj też: Splątanie kwantowe ma niespodziewaną cechę. Zaskakujący związek potwierdziły ostatnie eksperymenty
Kluczem do sukcesu według członków zespołu badawczego była zdolność szkieletu do gromadzenia chromoforów oraz skłonność nanoporów do napędzania obrotu chromoforów pod bardzo ograniczonym kątem. W efekcie pary elektronów w tych chromoforach o pasującym spinie trafiały do nowego układu pozostającego w stanie superpozycji. Co najważniejsze, dokonania Japończyków mają zapewnić szereg praktycznych korzyści.
