Un gruppo di fisici a Utrecht, San Sebastián e la Pennsylvania hanno creato una nuova molecola artificiale che è isolante all'interno ma ha stati elettronici localizzati negli angoli. Questi stati hanno energia zero, e per questo motivo, sono resistenti ai difetti nella molecola e potrebbero essere usati come qubit nei computer quantistici. I risultati sono pubblicati in Materiali della natura il 23 settembre.

Il prof. Cristiane Morais Smith dell'Università di Utrecht spiega:"Ci sono alcune grandi sfide nello sviluppo dei computer quantistici. Uno dei problemi principali è la decoerenza quantistica:le informazioni vengono perse nell'ambiente. Questo rende più difficile progettare l'elettronica sul quantistico. livello rispetto al livello classico. Ecco perché abbiamo creato elettroni resistenti alla decoerenza quantistica".

Creare molecole artificiali

Il fisico teorico Sander Kempkes afferma:"Le molecole normali che si possono trovare in natura hanno spesso proprietà interessanti, ma ci vuole molto tempo per trovarne uno che abbia esattamente le proprietà che desideri. Ecco perché abbiamo preso la materia nelle nostre mani." I ricercatori hanno creato molecole artificiali dal basso verso l'alto utilizzando solo un microscopio a scansione a effetto tunnel, un campione di rame e un mucchio di molecole di monossido di carbonio, posti a distanza di un nanometro l'uno dall'altro.

I ricercatori sono stati in grado di creare modalità angolari molto robuste protette dalle simmetrie della molecola. Proprio come non puoi liberarti di un buco in una ciambella a meno che non la tagli, queste modalità d'angolo non possono essere modificate senza danneggiare drasticamente il sistema. Grazie al modo estremamente preciso e controllato di creare la molecola su scala nanometrica, i ricercatori hanno potuto verificare la resilienza ai difetti di questi modi zero localizzati negli angoli della molecola. Sebbene queste modalità non siano ancora pronte per essere utilizzate come bit quantistici, è un passo importante nella direzione della loro creazione in sistemi artificiali.

modello giapponese

I ricercatori si sono ispirati al cosiddetto modello kagome, un modello di piastrellatura che proviene dal Giappone e consiste di triangoli ed esagoni. Ci sono dei veri materiali che hanno questa forma particolare, ma non esattamente nel modo in cui cercavano i ricercatori. Ecco perché i fisici teorici hanno progettato una nuova molecola di kagome al computer, dopo di che i fisici sperimentali nel laboratorio di Ingmar Swart e Daniel Vanmaekelbergh hanno realizzato sperimentalmente la molecola. In precedenza, hanno usato le stesse tecniche per creare reticoli elettronici che si riferiscono a supermateriali e frattali quantistici.

Teglia per muffin

Il fisico sperimentale Marlou Slot dice, "La manipolazione di una molecola di monossido di carbonio può essere pensata come far scivolare una regina su una scacchiera su scala nanometrica, usando un ago al posto del dito."

L'intera procedura è come creare una teglia per muffin rovesciata con la geometria desiderata per gli elettroni che fluttuano intorno. Lo "stagno per muffin" costringe gli elettroni in una forma particolare, anche se l'analogia della cottura non dovrebbe essere presa troppo alla lettera, perché l'esperimento si svolge a -269 gradi Celsius.