Американські вчені довели, що золото може зберігати квантову інформацію

Вчені з Пенсильванського та Колорадського університетів повідомили про відкриття, яке може змінити підхід до створення квантових технологій: золоті «суператоми» здатні поводитися подібно до атомів у сучасних квантових системах, але при цьому легше масштабуються. Ці нанокластери можна точно налаштовувати на молекулярному рівні, що відкриває нові можливості для розробки стабільних і керованих квантових пристроїв.

Квантові комп’ютери та сенсори працюють завдяки властивостям електронів, зокрема їхньому спіну. Дослідники з’ясували, що нанокластери золота можуть імітувати поведінку атомів, які раніше утримувалися в газоподібному середовищі в експериментах з іонними пастками. За словами професора Кена Кнаппенбергера, золоті кластери мають спінові характеристики, порівнянні з найкращими сучасними системами для зберігання квантової інформації, а їхні властивості можна змінювати, варіюючи склад молекул навколо ядра.

Команда підтвердила наявність 19 унікальних спін-поляризованих станів, схожих на ті, що спостерігаються в атомах у стані Ридберга. Це означає, що нанокластери здатні підтримувати квантові суперпозиції — ключову властивість для квантових обчислень. Один із кластерів показав 7% спін-поляризації, а інший, модифікований лігандом, досяг майже 40%, що відповідає рівню деяких передових квантових матеріалів.

Результати свідчать, що електронні властивості кластерів залежать від коливань лігандів на їхній поверхні. На відміну від традиційних квантових матеріалів, де спін-поляризація є сталою, у золотих нанокластерах її можна регулювати хімічно. Це відкриває шлях до створення нових матеріалів із заданими квантовими параметрами ще на етапі синтезу.

Науковці планують продовжити дослідження впливу структури лігандів на спінові властивості та можливості точного керування квантовими станами. Як зазначає Кнаппенбергер, робота демонструє, що хімія стає ключовим інструментом у розвитку квантових технологій, адже саме вона дозволяє проєктувати матеріали з передбачуваними й змінними характеристиками.