I computer quantistici potrebbero aumentare notevolmente le capacità dei sistemi IT, portando grandi cambiamenti in tutto il mondo. Però, c'è ancora molta strada da fare prima che un tale dispositivo possa essere effettivamente costruito, perché non è stato ancora possibile trasferire in modo pratico i concetti molecolari esistenti nelle tecnologie. Ciò non ha impedito ai ricercatori di tutto il mondo di sviluppare e ottimizzare nuove idee per i singoli componenti. I chimici della Friedrich Schiller University di Jena (Germania) hanno ora sintetizzato una molecola in grado di svolgere la funzione di un'unità di calcolo in un computer quantistico. Riferiscono il loro lavoro nell'attuale numero della rivista di ricerca Comunicazioni chimiche .

"Per essere in grado di utilizzare una molecola come qubit, l'unità di base dell'informazione in un computer quantistico, è necessario che abbia uno stato di spin sufficientemente lungo, che può essere manipolato dall'esterno, " spiega il Prof. Dr. Winfried Plass dell'Università di Jena. "Ciò significa che lo stato risultante dagli spin interagenti degli elettroni della molecola, vale a dire lo stato di rotazione, deve essere abbastanza stabile da poter inserire e leggere le informazioni." La molecola creata da Plass e dal suo team soddisfa esattamente questa condizione.

Questa molecola è ciò che viene chiamato un composto di coordinazione, contenenti parti organiche e metalliche. "La materia organica forma una cornice, in cui gli ioni metallici sono posizionati in un modo molto specifico, "dice Benjamin Kintzel, che ha svolto un ruolo di primo piano nella produzione della molecola. "Nel nostro caso, questo è un complesso trinucleare di rame. La particolarità è che all'interno della molecola, gli ioni di rame formano un preciso triangolo equilatero." Solo in questo modo gli spin elettronici dei tre nuclei di rame possono interagire così fortemente che la molecola sviluppa uno stato di spin, il che lo rende un qubit che può essere manipolato dall'esterno.

"Anche se sapevamo già come dovrebbe essere la nostra molecola in teoria, questa sintesi è comunque una grande sfida, "dice Kintzel. "In particolare, raggiungere il posizionamento triangolare equilatero è difficile, come abbiamo dovuto cristallizzare la molecola per caratterizzarla con precisione. Ed è difficile prevedere come si comporterà una tale particella nel cristallo." Tuttavia, con l'uso di diversi strumenti chimici e procedure di messa a punto, i ricercatori sono riusciti a raggiungere il risultato desiderato.

Secondo previsioni teoriche, la molecola creata a Jena offre un ulteriore fondamentale vantaggio rispetto ad altri qubit. "Il piano di costruzione teorico del nostro composto di rame prevede che il suo stato di spin possa essere controllato a livello molecolare utilizzando campi elettrici, " nota Plass. "Finora, sono stati utilizzati principalmente campi magnetici, ma con questi non puoi concentrarti su singole molecole." Un gruppo di ricerca a Oxford, UK., che sta collaborando con i chimici di Jena, sta attualmente conducendo esperimenti per studiare questa caratteristica della molecola sintetizzata presso l'Università di Jena.