In einem bedeutenden Fortschritt für das Quantencomputing haben Forscher der Harvard-Universität gezeigt, dass ultrakalte gefangene Moleküle für Qubit-Operationen genutzt werden können, wodurch frühere Herausforderungen im Zusammenhang mit molekularen Vibrationen und Rotationen überwunden werden.
Am 30. Januar 2025 erreichten Dr. Kang-Kuen Ni und ihr Team eine bemerkenswerte Genauigkeit von 94 Prozent bei der Ausführung des iSWAP-Gatters, einem entscheidenden Bestandteil zur Erzeugung von Verschränkungen zwischen Qubits. Dieser Durchbruch stellt einen entscheidenden Schritt in Richtung der Realisierung molekularer Quantencomputer dar.
Traditionell hat das Quantencomputing auf einfacheren Systemen wie Ionen und supraleitenden Schaltungen beruht. Die komplexe Struktur von Molekülen hat jedoch lange Zeit Herausforderungen bei der Stabilisierung quantenmechanischer Zustände dargestellt. Durch die drastische Absenkung der Temperatur von Natrium-Cäsium-Molekülen konnten die Forscher ihre Bewegung stabilisieren, was eine präzise Manipulation mit optischen Pinzetten ermöglichte.
Die Fähigkeit, molekulare Wechselwirkungen zu kontrollieren, eröffnet neue Anwendungen in Bereichen wie Finanzen, Logistik und Pharmazie, wo Optimierungsprobleme eine schnelle Analyse umfangreicher Möglichkeiten erfordern. Die einzigartigen Eigenschaften gefangener Moleküle, einschließlich einstellbarer Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, ermöglichen es Wissenschaftlern, maßgeschneiderte Qubit-Verbindungen zu schaffen, was die Rechenfähigkeiten verbessert.
Während das Team weiterhin seine Techniken verfeinert, wird erwartet, dass diese molekularen Qubits zu fortschrittlichen quantenmechanischen Simulationen führen könnten, die tiefere Einblicke in chemische Reaktionen und Materialeigenschaften bieten. Die Entwicklung spezialisierter Quantenprozessoren, die maßgeschneiderte Moleküle nutzen, könnte die Landschaft des Quantencomputings revolutionieren.
Mit laufenden Forschungen zur Stabilisierung molekularer Zustände und zur Verringerung von Fehlerquoten wird das Potenzial für skalierbare Quantensysteme unter Verwendung von Molekülen zunehmend greifbar. Dieser innovative Ansatz stellt nicht nur frühere Annahmen über die Quantenmechanik in Frage, sondern ebnet auch den Weg für eine neue Ära der Rechenleistung.