In termini di dimensioni, potrebbe essere la più piccola scoperta scientifica mai realizzata ad Harvard.

Kang-Kuen Ni e colleghi, professore di chimica e biologia chimica ad Harvard, hanno combinato per la prima volta due atomi in quella che i ricercatori chiamano una molecola dipolare. Il lavoro è descritto in un nuovo articolo pubblicato su Scienza .

I ricercatori affermano che la scoperta è molto promettente per il futuro dell'informatica quantistica, poiché la molecola dipolare costituisce un nuovo tipo di qubit, la più piccola unità di informazione quantistica, che potrebbe portare a dispositivi più efficienti.

"La direzione dell'elaborazione delle informazioni quantistiche è una delle cose di cui siamo entusiasti, " Ni ha detto. "Abbiamo bisogno di molecole per tutte le diverse applicazioni nella nostra vita quotidiana. Però, lo spazio molecolare è così grande, non possiamo esplorarlo a sufficienza con i computer attuali. Se avessimo computer quantistici che potrebbero potenzialmente risolvere problemi complessi ed esplorare lo spazio molecolare in modo efficiente, l'impatto sarà grande."

Durante lo sviluppo di queste molecole, e dei computer che potrebbero trarne vantaggio, sarà necessaria molta più ricerca, i risultati attuali dimostrano un livello di lavoro di precisione mai raggiunto in precedenza.

Gli atomi diventano una molecola quando sono legati insieme per creare una reazione chimica; le molecole sono in definitiva gli elementi costitutivi della chimica e della vita stessa. I laboratori in passato hanno creato molecole combinando gruppi di atomi, e le reazioni sono state poi misurate in termini di medie. L'obiettivo era acquisire ulteriori informazioni su come le molecole interagiscono, e per consentire controlli per la chimica di reazione e progettare nuovi materiali quantistici.

La squadra guidata da Ni, però, iniziato con solo due atomi, un sodio e un cesio, che sono stati raffreddati a temperature estremamente basse dove nuove fasi quantistiche oltre il gas, liquido, e solido sarebbe emerso. I ricercatori hanno quindi catturato gli atomi utilizzando i laser e li hanno uniti in una trappola a dipolo ottico. Mentre i due atomi erano in uno "stato eccitato", cioè, caricata elettricamente dal laser:potrebbe verificarsi la reazione per creare una molecola.

"È vero che per ogni reazione, "Ni ha detto, "atomi e molecole si combinano individualmente a livello microscopico. Quello che abbiamo fatto diversamente è creare un maggiore controllo su di esso. Prendiamo due diverse specie di singoli atomi con pinzette ottiche e facciamo brillare un impulso di laser per legarli. L'intero processo sta accadendo in un vuoto ultra spinto, con una densità dell'aria molto bassa."

Sebbene di breve durata, la reazione ha dimostrato che una molecola potrebbe formarsi utilizzando lo stimolo laser, piuttosto che atomi aggiuntivi, come catalizzatore.

Ni ha detto che un ulteriore passo sarebbe quello di combinare gli atomi in un "terreno, " o non elettricamente eccitato, stato, con l'obiettivo di creare reazioni molecolari più longeve. La speranza, lei ha aggiunto, è che se una molecola dipolare può essere creata in laboratorio, quelli più grandi e più complessi possono essere, pure.

"Penso che molti scienziati seguiranno, ora che abbiamo mostrato ciò che è possibile, " Ni ha detto. "Questo studio è stato motivato da alcune cose diverse. Generalmente, ci interessa uno studio fondamentale per vedere come l'interazione fisica e la reazione chimica contribuiscono a rendere complessi i fenomeni. Volevamo prendere il caso più semplice, le leggi della meccanica quantistica, che sono le leggi fondamentali della natura. I nostri pezzi quantistici poi si costruiranno in qualcosa di più complesso; questa era la motivazione iniziale. Certamente il lavoro non è finito, ma questo è un passo avanti".