Forscher in Japan haben eine bahnbrechende Entdeckung auf dem Gebiet der Quantencomputer gemacht: Sie haben Quantenkoherenz bei Raumtemperatur erreicht. Unter der Leitung von Prof. Nobuhiro Yanai von der Kyushu-Universität konnte das Team die Quantenkoherenz eines „Quintettzustands mit vier Elektronenspins“ in molekularen Systemen bei Raumtemperatur beobachten.
Quantenkoherenz bezieht sich auf die Fähigkeit eines quantenmechanischen Systems, über einen bestimmten Zeitraum einen wohldefinierten Zustand beizubehalten, ohne von externen Faktoren gestört zu werden. Dies ist entscheidend für die Funktionsweise von Quantencomputern, die auf Quantenbits oder Qubits zur Speicherung und Manipulation von Informationen angewiesen sind.
Während die Erreichung von Quantenkoherenz bisher nur bei extrem niedrigen Temperaturen möglich war, fand das Team einen Weg, dies bei Raumtemperatur zu erreichen, indem es eine bestimmte Chromophor-Verbindung auf Basis von Pentacen in ein metallorganisches Gerüst (MOF) einführte. Das MOF dient als Matrix, um die Chromophoren einzufangen, indem es die molekulare Bewegung unterdrückt und die Beobachtung der Quantenkoherenz ermöglicht.
Obwohl die Quantenkoherenz nur für Nanosekunden beobachtet wurde, sind die Forscher optimistisch hinsichtlich des Potenzials ihrer Ergebnisse. Sie glauben, dass ihre Entdeckung den Weg für die Entwicklung von Materialien ebnen könnte, die bei Raumtemperatur mehrere Qubits erzeugen können, was zu Fortschritten in der molekularen Quantencomputertechnologie führen würde.
„Dies ist die erste Quantenkoherenz von verschlungenen Quintetten bei Raumtemperatur“, sagte Prof. Yasuhiro Kobori von der Kobe-Universität, der ebenfalls an der Forschung beteiligt war. „In Zukunft wird es möglich sein, Quintet Multiexciton-Zustands-Qubits effizienter zu erzeugen, indem man nach Gastmolekülen sucht, die noch stärker unterdrückte Bewegungen bewirken können und geeignete MOF-Strukturen entwickelt.“
Der Durchbruch bei der Quantenkoherenz bei Raumtemperatur bringt uns einen Schritt näher zur praktischen Quantencomputertechnologie. Während Wissenschaftler weiterhin die Möglichkeiten dieser revolutionären Technologie erforschen, können wir in naher Zukunft weitere Fortschritte und Durchbrüche erwarten.
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