Son onilliklər ərzində tədqiqatçılar bəzi tapşırıqlarda klassik kompüterləri üstələyə bilən getdikcə təkmilləşən və güclü kvant kompüterlərini inkişaf etdirməyə çalışırlar. Buna nail olmaq üçün onlar kvant hesablama sistemlərində əsas məlumat vahidləri olan qubitləri saxlamaq və manipulyasiya etmək üçün yeni yollar müəyyən etməyə çalışırlar.

İndiyə qədər tədqiqatların əksəriyyəti superkeçirici materiallardan, tutulmuş ionlardan və kvant nöqtələrində (yəni, kiçik yarımkeçirici əsaslı strukturlar) məhdudlaşmış elektronların spinindən istifadə edərək kubitləri saxlayan kvant sistemləri hazırlayıb .

Qubitlərin saxlanması və manipulyasiyası üçün digər perspektivli və hələ də nadir hallarda tədqiq edilmiş platforma iki atomdan çox olan molekullar və elektrik yükünün qeyri-bərabər paylanması olan qütblü poliatomik molekullara əsaslanır.

Maks Plank Kvant Optik İnstitutunun tədqiqatçıları bu molekulların spesifik fırlanma kvant vəziyyətlərində kvant superpozisiyalarının saxlanması və ölçülməsi imkanlarını araşdıran bir araşdırma apardılar.

Onların Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş məqaləsi soyuq poliatomik molekulların fırlanma vəziyyətlərindən istifadə edərək kvant hesablama və hissetmə texnologiyalarının inkişafı üçün maraqlı yeni bir yol açır.

“Biz artıq uzun illərdir formaldehid və oxşar molekullarla işləyirik və həmişə bilirdik ki, işlədiyimiz fırlanma halları əslində saat əqrəbi istiqamətində və saat əqrəbinin əksi istiqamətində fırlanmaya uyğun gələn degenerasiya vəziyyət cütləridir, lakin biz bu faktı az-çox görməzlikdən gəlirik”, – məqalənin ilk müəllifi Maksimilian Löv Phys.org-a bildirib.

“Mən hələ də xatırlayıram ki, bir gün Martin Zeppenfeld molekullar qrupunu topladı və bizə dedi ki, formaldehid molekullarının cüzi asimmetriyasından istifadə edərək bu vəziyyətlər arasında koherensiyanın necə ölçülməsi haqqında bir fikri var. Təbii ki, oradan bizim məqaləmizdə təsvir etdiyimiz ölçmələri yerinə yetirə bilməyimiz üçün hələ uzun bir yol var idi, amma hər şey buradadır.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=100&lmt=1744864895&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-symmetry-molecular-qubits-based-cold.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NSJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuOTUiXV0sMF0.&dt=1744864895711&bpp=1&bdt=246&idt=98&shv=r20250410&mjsv=m202504140101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744864878%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744864878%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744864878%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=843775563059&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2084&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355972%2C95355974%2C95332587%2C95353420%2C31091783%2C95344790%2C95357877%2C31090357%2C95357716&oid=2&pvsid=1506438802335920&tmod=1416461313&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=104

Löv, Zeppenfeld və onların həmkarları qütb molekullarının xüsusi fırlanma kvant vəziyyətlərinin kvant superpozisiyalarını saxlamaq üçün xüsusilə uyğun olduğunu göstərdilər.

Onların son tədqiqatları elektrik sahəsi istiqamətində bucaq momentinin sıfırdan fərqli proyeksiyası olan molekulyar fırlanma vəziyyətlərinin cüt-cüt, saat əqrəbi istiqamətində və saat əqrəbinin əksi istiqamətində fırlanan variantı (yəni, əks fırlanma vəziyyəti cütləri) halında bir çox cəhətdən bir-birindən fərqlənməyən xüsusiyyətlərə malik olduqlarına dair bilikləri üzərində qurulmuşdur.

Phys.org-a məqalənin baş müəllifi Zeppenfeld deyib: “Uzun müddətdir ki, bu, bizim üçün həmişə bir az bezdirici idi, çünki sadəlik üçün hər bir ştat cütlüyünü vahid dövlət hesab etmək rahat idi, lakin tamlıq üçün biz həmişə sənədlərimizə qeyd əlavə etmişik ki, bizim hər bir ştatımız əslində bir cüt ştatdan ibarətdir”.

“Ancaq bir anda mən başa düşdüm ki, bu səhv əsas xüsusiyyət hesab edilə bilər, çünki kvant superpozisiyası, bir çox cəhətdən eyni xüsusiyyətlərə görə, qalan molekulyar sərbəstlik dərəcələrini müstəqil şəkildə müalicə edərkən, bu cüt dövlətlərdə gizlənə bilər.”

Löv, Zeppenfeld və onların həmkarlarının son işlərinin arxasında duran ideya ondan ibarətdir ki, qütb molekullarında əks fırlanma vəziyyəti cütləri kvant məlumatının möhkəm saxlanmasını təmin etmək üçün istifadə edilə bilər. Çünki bu vəziyyətlər arasındakı cütləşmə qalan molekulyar sərbəstlik dərəcələrindən müstəqil hesab edilə bilər.

Zeppenfeld izah etdi: “Mən bu fikir haqqında eyni vaxtda nəzəri nəşrdə kifayət qədər ətraflı yazmışam “.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

“Bu cütlərin maraqlı olduğunu başa düşmək hekayənin yalnız yarısıdır, lakin uzun müddətdir ki, bu ştatlarda superpozisiyaları necə istehsal etmək və ölçmək barədə heç bir fikrimiz yox idi. Ancaq bir anda bunun formaldehidin bir qədər asimmetrik təbiətindən istifadə etməklə mümkün olacağını başa düşdük.”

Son tədqiqatın əsas məqsədi kvant superpozisiyalarının formaldehid molekullarının əks fırlanma vəziyyəti cütlərində saxlanıla və ölçülə biləcəyini nümayiş etdirmək idi. Buna nail olmaq üçün isə əvvəlcə bu molekulları soyudub etibarlı şəkildə tutmalı oldular.

“Koherentlik ölçmələri haqqında düşünməzdən əvvəl molekulları soyudulmalı və ya heç olmasa kifayət qədər yavaşlatmalı və onları tutmalıyıq” dedi Löv.

“İstifadə etdiyimiz tutma və soyutma üsulları əsasən qrupumuzda işlənib hazırlanmışdır və soyuq molekullar sahəsində əksər digər tədqiqat qruplarının yanaşmalarından xeyli fərqlənir.

“Məsələn, bizim tələmiz elektrostatik bir tələdir: molekullarımız daimi elektrik dipol momentinə sahib olduqları üçün, bir növ (əgər bu qeyri-elmi dili üzr istəyiriksə) elektrik sahələrini “hiss edirlər” ki, bu da bizə onları tələyə salmağa imkan verir (əgər onlar düzgün vəziyyətləri tuturlarsa).”

Tədqiqatçılar tərəfindən hazırlanmış və istifadə edilən unikal mikro strukturlu elektrik tələsi soyuq molekulların tutulması və soyudulması üçün çox uyğundur. Buna baxmayaraq, onlar qeyri-kafi optik girişi təmin edir və böyük sahə qeyri-bərabərliyi təqdim edir, buna görə də koherens ölçmələrini həyata keçirmək üçün ideal yer deyil.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=809300024&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=100&lmt=1744865121&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-symmetry-molecular-qubits-based-cold.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NSJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuOTUiXV0sMF0.&dt=1744864895712&bpp=1&bdt=247&idt=108&shv=r20250410&mjsv=m202504140101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744864878%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744864878%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744864878%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x280%2C1005x124&nras=2&correlator=843775563059&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4206&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=438&eid=95355972%2C95355974%2C95332587%2C95353420%2C31091783%2C95344790%2C95357877%2C31090357%2C95357716&oid=2&psts=AOrYGslKNp3xy7AOuCnPpnl6ITwuSc05X3zajOQf0b0-hYPwIL0gXIlhRbx0Du-WD0XUsFBZcbCxwxievbn9ePtBSvtJ-y8c%2CAOrYGslr3NYGDaVOIgWBWth_np_0rYeajC7oC9hNzyZ3qxus6F7e4RF4tKxFePVxt7QVrBCmc9q7HasTGPQ5MpGfyaof8uByiOGyDGWVlDK4w2kYV0tPtw&pvsid=1506438802335920&tmod=1416461313&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=M

“Buna görə ölçmə sxemimizlə bir az yaradıcı olmalıyıq” dedi Löw.

“Formaldehidin cüzi asimmetrik strukturundan istifadə edərək, biz tamamlayıcı superpozisiya vəziyyətini toxunulmaz qoyub, hədəf dövlət cütümüzün bir superpozisiya vəziyyətindəki molekulları seçici şəkildə tələmizdən çıxarmaq üçün RF şüalanmasından istifadə etdik. Bu, ikisi arasında populyasiya balanssızlığı yaradır.

“Qarışığa xarici bir maqnit sahəsi əlavə etdikdə və bir az sonra iki vəziyyətdən birinin əhalisini yoxladıqda, məqaləmizdə göstərilən iki superpozisiya vəziyyəti arasında uyğunluğun mövcudluğunu sübut edən bu gözəl rəqs nümunələri ilə nəticələnirsiniz.”

Molekullarını soyutmaq üçün tədqiqatçılar formaldehid və digər qütb molekullarını çox aşağı temperaturlara qədər soyutmağa imkan verən Optoelektrik Sizif Soyutma kimi tanınan texnikadan istifadə etdilər. Tədqiqatçıların öhdəsindən gəlməli olduqları əsas problem kvant superpozisiyasını istədikləri vəziyyət cütlərində kodlaşdırmaq və sonra bu vəziyyətlərin mövcudluğunu eksperimental olaraq nümayiş etdirmək idi.

Onların səyləri uğurlu oldu və kvant hesablama sistemlərinin gələcək inkişafı üçün yeni imkanlar aça bilərdi. Konkret olaraq, onların məqaləsi kvazi-gizli azadlıq dərəcələrinə əsaslanan tək molekullara əsaslanan çoxqubitli kvant hesablama arxitekturasının reallaşdırılması üçün yeni paradiqma təqdim edir.

“Bu arxitekturanın əsas cəhəti ondan ibarətdir ki, tək bir kubit qalan sərbəstlik dərəcələrindən yaxşı təcrid olunmuş molekulyar sərbəstlik dərəcəsində saxlanılır və əlavə kubitlərin qalan azadlıq dərəcələrində müstəqil saxlanmasına və idarə olunmasına imkan verir”, – deyə Zeppenfeld izah edib.

“Müzakirənin qalan hissəsi ilə əlaqəni aydınlaşdırmaq üçün təcrid olunmuş sərbəstlik dərəcəsi saat əqrəbi istiqamətində və saat əqrəbinin əksinə fırlanan vəziyyətlərin cütləşməsi olardı ki, bu da hər bir cütdəki hər iki vəziyyətin bir çox cəhətdən eyni xüsusiyyətlərinə görə çox yaxşı təcrid olunur. Məqaləmizdə bu paradiqmanı nümayiş etdirmək üçün böyük bir addım atdıq.

Tədqiqatçıların tədqiqatının daha bir əlamətdar nailiyyəti ondan ibarətdir ki, onların təcrübələrində ətraf mühitin xeyli səs-küylü olduğunu nəzərə alsaq, onların dövlət cütlərindəki superpozisiya son dərəcə möhkəm olduğu aşkar edilmişdir.

Bənzər eksperimental şəraitdə, ümumi elektrik tələsi, tələnin müxtəlif hissələrində fərqli elektrik sahələrinə görə, ümumi vəziyyətlər cütü arasındakı superpozisiyanı nanosaniyədən az müddətdə məhv edərdi.

“Mikro strukturlu elektrik tələmizin unikal xüsusiyyətləri ümumi vəziyyətlər cütü üçün mümkün uyğunluq vaxtını təxminən 100 nanosaniyəyə qədər artırsa da, cütlərimizin hər ikisi üçün hər iki vəziyyət üçün elektrik sahəsinin böyüklüyündən eyni asılılıq bizə, əslində, təxminən 100 mikrosaniyəlik koherens vaxtlarını müşahidə etməyə imkan verir” dedi.

“Üstəlik, bu faktiki dekoherenslə məhdudlaşmır, lakin müəyyən molekulu müşahidə altında saxlaya bildiyimiz vaxta qədər. Deməli, bu, həqiqətən də kubitlərimizin möhkəmliyini göstərir.”

Tədqiqatçılar ümid edirlər ki, onların tədqiqatı qeyd etdikləri eksperimental platformanın potensialını araşdıran gələcək tədqiqatlara ilham verəcək. Bu səylər öz növbəsində qütb molekullarına əsaslanan kvant hesablama sistemlərinin inkişafını asanlaşdıra bilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=3096487112&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=100&lmt=1744865125&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-symmetry-molecular-qubits-based-cold.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NSJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuOTUiXV0sMF0.&dt=1744864895712&bpp=1&bdt=248&idt=109&shv=r20250410&mjsv=m202504140101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744864878%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744864878%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744864878%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x280%2C1005x124%2C750x280&nras=2&correlator=843775563059&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=6286&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=2515&eid=95355972%2C95355974%2C95332587%2C95353420%2C31091783%2C95344790%2C95357877%2C31090357%2C95357716&oid=2&psts=AOrYGslKNp3xy7AOuCnPpnl6ITwuSc05X3zajOQf0b0-hYPwIL0gXIlhRbx0Du-WD0XUsFBZcbCxwxievbn9ePtBSvtJ-y8c%2CAOrYGslr3NYGDaVOIgWBWth_np_0rYeajC7oC9hNzyZ3qxus6F7e4RF4tKxFePVxt7QVrBCmc9q7HasTGPQ5MpGfyaof8uByiOGyDGWVlDK4w2kYV0tPtw%2CAOrYGsnvsp9AjyJ13MH_yp1AZA1_JULfLTLaay685mIFwWdXlUvlcVLrhZmwUA3d8iqA6QlzEQXG4z3Iyp9cjmmZTNbjgLYM&pvsid=1506438802335920&tmod=1416461313&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=4&fsb=1&dtd=M

“İşimizin nəticələrinə gəlincə, ümid edirəm ki, gələcək tədqiqatlar kvant hesablama platforması kimi kvazi-gizli azadlıq dərəcələrinin tam tətbiqinə imkan verəcək, o cümlədən kvazi-gizli sərbəstlik dərəcələri və kvazi-gizli kvbitlər arasında saxlanılan qubit ilə qalan molekulyar sərbəstlik dərəcələrindəki qubitlərin kodlaşdırılması, manipulyasiyası və oxunması da daxil olmaqla. kvazi-gizli azadlıq dərəcəsi və qalan azadlıq dərəcələrində saxlanılan qubitlər”, – Zeppenfeld bildirib.

“Bu, həqiqətən də qütb molekullarını kvant hesablamaları üçün rəqabət platformasına çevirməyə kömək edə bilər.”

Təəssüf ki, Zeppenfeld və komandası hələ kvant hesablamalarını inkişaf etdirmək üçün qütb molekullarının potensialını qiymətləndirməyə davam etməyə imkan verəcək maliyyə vəsaiti almadılar. Buna baxmayaraq, digər tədqiqat qrupları öz nəzəriyyələrinin və təklif olunan eksperimental platformanın daha da təsdiqlənməsinə töhfə verərək, son məqalələrindən ilham ala bilərlər.

“Soyuq və həddindən artıq soyuq molekullar sahəsində işlədiyim 20 il ərzində mən elmi ictimaiyyət tərəfindən qəbul edilən yeni və orijinal (və bir qədər ekzotik) ideyalar əldə etmək üçün təəssüf ki, ardıcıl mübarizə aparmışam” dedi Zeppenfeld.

“Lakin, digər molekul növləri üzrə digər eksperimental qruplar tərəfindən çoxlu gözəl işlər görülür və ümid edirəm ki, onlar bizim təqdim etdiyimiz ideyaları həyata keçirməyə cəhd edəcəklər.

“Bundan başqa, Avstriya və ABŞ-dakı həmkarlar bu yaxınlarda dərc olunmuş nəzəri məqalədə onların tamamilə fərqli ideyalarının bizim öz işimiz çərçivəsində, yəni kvazi gizli azadlıq dərəcələri çərçivəsində necə başa düşülə biləcəyini müzakirə edirlər və bu, işimizi gözlənilməz istiqamətlərdə inkişaf etdirmək üçün kifayət qədər potensialın olduğunu göstərir.”

Daha çox məlumat: Maximilian Löw və digərləri, Soyuq çox atomlu molekullarda simmetriya ilə qorunan fırlanma qubitlərinin uyğunluğu, fiziki baxış məktubları (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.113402 .

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

© 2025 Science X Network