Hybrydowe rotaksany dla najmniejszych komputerów

Konwencjonalne komputery działają w oparciu o przetwarzanie i przechowywanie danych w postaci bitów. W obrębie każdego bitu informacje są przechowywane jako zero lub jeden. Komputery kwantowe używają bitów kwantowych, zwanych także kubitami, które mogą reprezentować wartości z zakresu od zera do jeden jednocześnie.

Ich złożoność umożliwia wykonywanie skomplikowanych obliczeń szybciej niż w przypadku nowoczesnych komputerów. Celem badaczy pracujących nad projektem HYBROQUBITS (Developing hybrid organic-inorganic rotaxanes for quantum information processing) było przybliżenie ludzkości do takich niekrzemowych, niebinarnych obliczeń komputerowych.

Przy wsparciu UE badacze wykorzystali wyniki poprzedniej pracy badawczej, która doprowadziła do opracowania malutkich magnesów połączonych z urządzeniami molekularnymi, które mogą przenosić się pomiędzy dwoma lokalizacjami bez użycia siły zewnętrznej. Wyzwaniem było zastosowanie tych elementów w superszybkich komputerach.

Zespół HYBROQUBITS zaprojektował systemy hybrydowe, które mają właściwości fizyczne i chemiczne zarówno składników nieorganicznych, jak i organicznych, np. wysoką przewodność i właściwości magnetyczne z samoorganizacją. W szczególności przy użyciu chemii supramolekularnej zsyntetyzowano [3]-rotaksany, w których nici organiczne przechodzą przez nieorganiczne pierścienie Cr7Ni.

Chemia supramolekularna umożliwia syntezę wielu powiązanych struktur z podobnych elementów konstrukcyjnych. Badacze z zespołu HYBROQUBITS zastosowali metodę dyfrakcji monokryształowej promieniowania rentgenowskiego w celu weryfikacji struktur wytwarzanych dużych rotaksan. Następnym krokiem było kontrolowanie ruch cząsteczek za pomocą spektroskopii metodą magnetycznego rezonansu jądrowego.

Dalsze działania obejmują wprowadzenie metody łączenia cząsteczek w celu zbudowania podstawowych jednostek komputera kwantowego, a także w celu włączania i wyłączania interakcji między kubitami. Stwierdzono, że światłoczuły składnik organiczny umożliwia wykorzystanie światła jako środka do włączania i wyłączania komunikacji pomiędzy kubitami na pojedynczej osi w trakcie obliczeń.