Как „пеперуда“ от нанографен ще промени света на квантовите изчисления

Учени от Националния университет на Сингапур (NUS) са разработили нова концепция за създаване на въглеродни квантови материали от следващо поколение, като са използвали уникална магнитна структура от нанографен във формата на пеперуда.

Изследването, публикувано в списание Nature Chemistry представлява значителна стъпка напред в разработването на квантови компютърни технологии, които могат да предизвикат революция в обработката на информация и съхранението на данни.

Екипът, ръководен от Доцент Д-р Лу Джун и Професор Д-р Ву Джишан от катедрата по химия на NUS, както и от международни колеги се фокусира върху създаването на малки магнити и квантови битове – основата на квантовите компютри. Нанографенът, съставен от молекули графен притежава изключителни магнитни свойства, дължащи се на поведението на специални електрони в π-орбиталите на въглеродните атоми.

Изследователите са създали структура, наподобяваща четири заоблени триъгълника, всеки от които съдържа несдвоен π-електрон, отговорен за магнитните свойства. Тази уникална форма е постигната чрез прецизно проектиране на мрежата от π-електрони в наномащаб. Професор Лу отбеляза, че създаването на множество взаимосвързани спинове в такива системи е трудна, но важна задача за изграждането на мащабируеми и сложни квантови мрежи.

Създаден е специален молекулярен прекурсор за получаване на нанографен тип „пеперуда“, който след това е използван в нов вид химична реакция върху повърхност във вакуум, позволяваща прецизен контрол на формата и структурата на нанографена в атомен мащаб. Използвайки сканиращ микроскоп с ултрастудена сонда и никелоцен накрайник като спинов сензор в атомен мащаб, екипът измерва магнетизма на нанографините с форма на пеперуда.

Този пробив не само решава съществуващи проблеми, но и открива нови възможности за прецизен контрол на магнитните свойства на микроскопично ниво. Това обещава значителен напредък в изследванията на квантовите материали.

Професор Лу подчерта, че откритието проправя пътя към ново поколение органични квантови материали с проектирани квантови спинови архитектури. В бъдеще учените планират да измерят динамиката на спиновете и времето на кохерентност на ниво отделни молекули и да контролират тези спинове по кохерентен начин, което ще бъде значителна стъпка към подобряване на възможностите за обработка и съхранение на информация.