Într-un studiu revoluționar, fizicienii din Japonia au realizat o descoperire semnificativă în menținerea stării critice a spiniilor electronilor în sistemele cuantice la temperatura camerei. Prin aranjarea moleculelor care absorb lumina într-o structură metalo-organică (SMO) într-un mod ordonat, au reușit să păstreze starea de superpoziție a spinilor electronilor timp de 100 de nanosecunde. Această avansare oferă noi posibilități pentru dezvoltarea tehnologiei cuantice care nu necesită echipamente costisitoare și voluminoase de răcire, necesare în prezent pentru menținerea particulelor într-o formă coerentă.
Obiectele cuantice, spre deosebire de obiectele cu care ne întâlnim în viața de zi cu zi, există într-o stare de incertitudine până când sunt observate. Până când caracteristicile lor sunt măsurate, ele există într-o superpoziție, răspândite într-un interval de posibilități. Această proprietate permite crearea de computere cuantice puternice, sisteme de comunicații sigure și dispozitive de măsurare sensibile.
Cu toate acestea, orice interacțiune cu mediul înconjurător poate perturba starea cuantică delicată, transformând-o într-o stare inutilă. Aceasta nu reprezintă o problemă dacă sistemul este menținut la temperaturi extrem de scăzute, dar cercetătorii au visat mult timp să obțină aceste stări cuantice la temperatura camerei pentru a reduce costurile și a crește viabilitatea aplicațiilor practice.
Echipa de fizicieni a atins acest punct de referință prin încorporarea moleculelor care absorb lumina, numite cromofori, într-o structură metalo-organică. Acești cromofori absorb și emit lumină la anumite lungimi de undă, iar atunci când se rotesc în cadrul structurii, perechile de electroni cu spini potrivite sunt aduse într-o stare de superpoziție. Cercetătorii au folosit microunde pentru a explora aceste stări electronice transformate și au demonstrat că coerența poate fi menținută timp de 100 de nanosecunde la temperatura camerei.
Această descoperire deschide noi oportunități pentru calculul cuantic molecular la temperatura camerei și pentru detecția cuantică a diferitelor compuși. Prin utilizarea proprietăților sistemelor cuantice fără necesitatea răcirii extreme, potențialul tehnologiei cuantice devine mai accesibil și practic.
Cercetări și optimizări ulterioare ale acestei abordări ar putea extinde durata de coerență și vor deschide calea dezvoltării dispozitivelor cuantice avansate care funcționează la temperatura camerei. Concluziile acestui studiu, publicate în Science Advances, reprezintă un pas semnificativ în deblocarea întregului potențial al tehnologiei cuantice pentru aplicațiile cotidiene.