Nel 2018, Kang-Kuen Ni e il suo laboratorio si sono guadagnati la copertina di Scienza con un'impresa impressionante:hanno preso due singoli atomi, un sodio e un cesio, e li ha forgiati in un'unica molecola dipolare, cesio sodico.

Il sodio e il cesio normalmente si ignorano in natura; ma nella camera a vuoto accuratamente calibrata del laboratorio di Ni, lei e la sua squadra hanno catturato ogni atomo usando i laser e poi li hanno costretti a reagire, una capacità che ha dotato gli scienziati di un nuovo metodo per studiare uno dei processi più basilari e onnipresenti sulla Terra:la formazione di un legame chimico. Con l'invenzione di Ni, gli scienziati non solo hanno potuto scoprire di più sulle nostre basi chimiche, potrebbero iniziare a creare molecole su misura per nuovi usi come i qubit per i computer quantistici.

Ma c'era un difetto nella loro molecola originale di cesio di sodio:"Quella molecola è andata persa subito dopo che è stata prodotta, " disse Ni, il professore associato Morris Kahn di chimica e biologia chimica e di fisica. Ora, in un nuovo studio pubblicato su Lettere di revisione di fisica , Ni e il suo team riportano una nuova impresa:hanno concesso alla loro molecola una durata di vita estesa fino a quasi tre secondi e mezzo, un lusso di tempo nel regno quantico, controllando tutti i gradi di libertà (incluso il suo movimento) di un individuo molecola dipolare per la prima volta. Durante quei secondi preziosi, i ricercatori possono mantenere il pieno controllo quantistico necessario per qubit stabili, gli elementi costitutivi di un'ampia varietà di interessanti applicazioni quantistiche.

Secondo il giornale, "Questi longevi, Le singole molecole dipolari completamente controllate dallo stato forniscono una risorsa chiave per la simulazione quantistica basata sulle molecole e l'elaborazione delle informazioni." Ad esempio, tali molecole potrebbero accelerare il progresso verso la simulazione quantistica di nuove fasi della materia (più velocemente di qualsiasi computer conosciuto), elaborazione di informazioni quantistiche ad alta fedeltà, misurazioni di precisione, e la ricerca di base nel campo della chimica del freddo (una delle specialità di Ni).

E, formando molecole obbedienti nei loro stati quantistici fondamentali (fondamentalmente, il loro più semplice, forma più flessibile), i ricercatori hanno creato qubit più affidabili con impugnature elettriche, quale, come le impugnature magnetiche di un magnete, consentire ai ricercatori di interagire con loro in modi nuovi (ad esempio, con microonde e campi elettrici).

Prossimo, il team sta lavorando per ridimensionare il loro processo:hanno in programma di assemblare non solo una molecola da due atomi, ma forzano raccolte di atomi più grandi ad interagire e formare molecole in parallelo. Così facendo, possono anche iniziare a svolgere interazioni di entanglement a lungo raggio tra molecole, la base per il trasferimento di informazioni nell'informatica quantistica.

"Con l'aggiunta del controllo a microonde e del campo elettrico, " disse Ni, "Qubit molecolari per applicazioni di calcolo quantistico e simulazioni che migliorano la nostra comprensione delle fasi quantistiche della materia sono a portata di mano sperimentale".