Combinan dos átomos en un dipolo molecular para formar un nuevo qbit

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Químicos de Harvard han combinado dos átomos por primera vez en lo que lo que llaman una molécula dipolar, un avance para el futuro de la computación cuántica.

Según los investigadores, que han publicado su trabajo en Science, la molécula dipolar constituye un nuevo tipo de qubit, la unidad más pequeña de información cuántica, que podría conducir a dispositivos más eficientes.

“La dirección del procesamiento de la información cuántica es una de las cosas que nos entusiasma”, dijo en un comunicado el profesor Kang-Kuen Ni, primer autor del trabajo. “Necesitamos moléculas para todas las aplicaciones diferentes en nuestra vida cotidiana. Sin embargo, el espacio molecular es tan grande que no podemos explorarlo suficientemente con las computadoras actuales. Si contamos con computadoras cuánticas que pudieran potencialmente resolver problemas complejos y explorar el espacio molecular de manera eficiente, el impacto será grande”.

Mientras el desarrollo de esas moléculas -y las computadoras que podrían aprovecharlas- exigirá mucha más investigación, los hallazgos actuales demuestran un nivel de trabajo de precisión que no se había logrado previamente.

Los átomos se convierten en una molécula cuando están unidos para crear una reacción química; las moléculas son, en última instancia, los componentes básicos de la química y la vida misma. Los laboratorios en el pasado han creado moléculas mediante la combinación de grupos de átomos, y las reacciones se midieron en términos de promedios. El objetivo era obtener información adicional sobre cómo interactúan las moléculas, y permitir controles para la química de reacción y diseñar nuevos materiales cuánticos.

El equipo dirigido por Ni, sin embargo, comenzó con solo dos átomos, uno de sodio y uno de cesio, que se enfriaron a temperaturas extremadamente bajas donde surgirían nuevas fases cuánticas más allá del gas, el líquido y el sólido. Luego, los investigadores capturaron los átomos usando láseres y los fusionaron en una trampa dipolo óptica. Mientras los dos átomos estaban en un “estado excitado”, es decir, cargados eléctricamente por el láser, la reacción para crear una molécula podría ocurrir.

“Es verdad que, por cada reacción, los átomos y las moléculas se combinan individualmente a nivel microscópico. Lo que hemos hecho diferente es crear más control sobre él. Tomamos dos especies diferentes de átomos individuales con pinzas ópticas y brillamos pulso de láser para unirlos. Todo el proceso está sucediendo en un vacío ultra alto, con una densidad de aire muy baja”, explica Ni.

Aunque de corta duración, la reacción demostró que se podía formar una molécula utilizando el estímulo láser, en lugar de átomos adicionales, como catalizador.

Ni dijo que un paso más sería combinar átomos en un estado “terrestre” o no excitado eléctricamente, con el objetivo de crear reacciones moleculares de mayor duración. La esperanza, agregó, es que si se puede crear una molécula dipolar en el laboratorio, también pueden ser más grandes y complejas.

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