Montador molecular cria qubits perfeitos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/06/2019

A primeira versão do montador molecular já havia sido capa da revista Science. Agora a equipe conseguiu ajustá-lo para controlar precisamente o estado quântico das moléculas produzidas.[Imagem: Science/AAAS]

Montador molecular

No mês passado, uma equipe da Nova Zelândia conseguiu, pela primeira vez, colocar dois átomos individuais para interagir"suavemente", sem que se chocassem e sem forçar a barra para que eles pudessem reagir.

Agora, uma técnica similar foi usada para fazer os átomos reagirem de maneira muito especial, criando uma molécula em um estado quântico perfeitamente caracterizado.

A equipe usou pinças ópticas - raios laser precisamente controlados para manipular átomos - para aprisionar e resfriar um átomo de sódio (Na) e um átomo de césio (Cs), reunindo-os e fundindo-os em uma molécula de NaCs em um estado quântico específico - neste experimento inicial, no estado fundamental de mais baixa energia.

Qubit molecular

Uma molécula cujo estado quântico pode ser controlado com precisão é um bloco de construção promissor para computadores quânticos e promete ajudar os pesquisadores a estudar os detalhes quânticos das reações químicas.

Embora a maioria dos qubits atuais sejam íons - átomos eletricamente carregados -, é largamente reconhecido que as moléculas podem ser qubits melhores do que átomos. De fato, recentemente se demonstrou que uma molécula triangular de cobre é um qubit perfeito.

Como a ferramenta é genérica, pegando átomos individuais como insumos e fundindo-se em uma molécula em um estado desejado, a equipe da professora Kang-Kuen Ni, da Universidade Harvard, nos EUA, afirma que, além de um fazedor de qubits, seu dispositivo é um montador molecular quântico.

Aplicações práticas

As moléculas construídas no montador molecular podem servir como qubits capazes de armazenar informações por muito tempo em seus estados internos super afinados, que são insensíveis a perturbações ambientais. E, graças à capacidade das moléculas de NaCs de interagir umas com as outras, cada qubit molecular poderia facilmente "conversar" com outros qubits para realizar operações lógicas.

Outra aplicação é no estudo das reações químicas. O montador molecular é usado inicialmente para preparar moléculas individuais em estados quânticos específicos. A seguir, essas moléculas são reunidas para se verificar, por exemplo, como a taxa de reação química entre elas depende desses estados.

Bibliografia:

Molecular Assembly of Ground-State Cooled Single Atoms
L. R. Liu, J. D. Hood, Y. Yu, J. T. Zhang, K. Wang, Y.-W. Lin, T. Rosenband, Kang-Kuen Ni
Physical Review X
Vol.: 9, 021039
DOI: 10.1103/PhysRevX.9.021039

Building one molecule from a reservoir of two atoms
L. R. Liu, J. D. Hood, Y. Yu, J. T. Zhang, N. R. Hutzler, T. Rosenband, Kang-Kuen Ni
Science
Vol.: 360, Issue 6391, pp. 900-903
DOI: 10.1126/science.aar7797