Учеными получены новые соединения для создания процессоров квантовых компьютеров

Исследователи из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН, Института физики твердого тела РАН и Киотского университета в Японии сделали важный шаг к созданию квантовых процессоров. Они получили новые химические соединения, которые могут стать основой для сверхбыстрых вычислительных машин будущего. Эти соединения представляют собой металлорганические комплексы на базе фталоцианинов, которые напоминают природные пигменты, такие как хлорофилл и гемоглобин. Синтетические молекулы имеют форму плоских шайб, внутри которых можно разместить различные атомы металлов, подбирая нужные свойства материала. Об этом сообщает InScience.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Dalton Transactions. Ученые использовали три разных металла: ванадий, медь и олово. С оловом было получено нейтральное соединение без магнитных свойств, в то время как комплексы с ванадием и медью оказались более интересными. В этих комплексах у атомов металлов есть неспаренные электроны, которые ведут себя как крошечные стрелки компаса, являясь носителями информации.

Авторам удалось доказать, что в созданных комплексах магнитные стрелки подчиняются квантовым законам, сохраняя состояние неопределенности. Атомы внутри комплекса взаимозависимы и чувствуют друг друга, что позволяет сохранять коллективную нечеткость достаточно долго для использования в расчетах.

Новые соединения сохраняли квантовую когерентность до 4 микросекунд, что является значительным сроком для физики микроскопического мира. Это соотношение позволяет говорить о перспективах создания кубитов — логических ячеек квантового компьютера. Руководитель проекта, доктор химических наук Максим Фараонов, отметил, что исследование может стать основой для создания ультраминиатюрных устройств, включая элементы квантовой памяти и светоуправляемые сенсоры. В дальнейшем планируется модифицировать комплексы для увеличения времени их нахождения в состоянии квантовой когерентности, а также вводить заместители в органическую часть комплекса для влияния на электронные свойства соединений.