O powyższym osiągnięciu poinformował zespół naukowców pracujących pod kierownictwem Nobuhiro Yanai. W artykule naukowym opublikowanym na łamach periodyku Science Advances badacze opisują metodę, która pozwoliła na utrzymanie nietypowego spinu elektronów przez zawrotne sto nanosekund. Co jednak najważniejsze, udało się tego dokonać w temperaturze pokojowej, podczas gdy wcześniej tego samego typu stan udawało się uzyskać w bardzo niskich temperaturach.
Naukowcy poinformowali, że uzyskanie stanu koherencji kwantowej w temperaturze pokojowej stało się możliwe dzięki wykorzystaniu chromoforu pochłaniającego i emitującego promieniowanie elektromagnetyczne o określonej długości fali połączonego ze szkieletem metalo-organicznym. W tym przypadku owym szkieletem był porowaty materiał nanokrystaliczny zbudowali z jonów metali oraz organicznych ligandów. Owszem, koherencja obserwowana była jedynie w skali nanosekund, to jednak jest to niezwykle obiecujące osiągnięcie dla wszystkich badaczy zajmujących się pracą nad komputerami kwantowymi, komunikacją kwantową i czujnikami kwantowymi.
Czytaj także: Kwanty zrewolucjonizują nasze życie. Naukowcy o krok bliżej przełomu
Jednym z problemów stojących przed naukowcami jest utrzymanie stabilności środowiska, w którym eksperyment jest prowadzony. Stany kwantowe mogą ulec dekoherencji zarówno pod wpływem temperatury, jak i wszelkich oddziaływań elektromagnetycznych. Każdy z tych czynników może prowadzić do utraty ustalonego stanu kwantowego. To między innymi dlatego utrzymanie, czy nawet krótkotrwałe osiągnięcie stanu koherencji w temperaturze pokojowej jest niezwykle trudne, a do niedawna po prostu niemożliwe.
Tymczasem celem naukowców jest opracowanie technologii umożliwiającej kontrolowanie stanu kwantowego w temperaturach pokojowych. W przeciwnym razie tego typu technologia nigdy nie stanie się powszechna. Trudno sobie bowiem wyobrazić powszechnie wykorzystywanie technologii wymagającej utrzymywanie temperatur bliskich zeru absolutnemu. Można zatem powiedzieć — i to bez przesady — że osiągając koherencję kwantową w temperaturze pokojowej, naukowcy doprowadzili do swoistego przełomu.
Czytaj także: Kwantowy świat jest fascynujący. Ta cząstka pamięta swoją własną przeszłość
Warto także zwrócić uwagę na fakt, że w tym eksperymencie, w przeciwieństwie do większości wcześniejszych, naukowcy postanowili ustalić superpozycję w szkielecie metalo-organicznym, a nie w metalu. Elektrony wzbudzano w nich za pomocą krótkich impulsów promieniowania mikrofalowego. Stan koherencji utrzymano maksymalnie przez nieco ponad sto nanosekund.
Wszystko wskazuje na to, że osiągnięcie to było możliwe, dzięki wyjątkowym właściwościom szkieletu, który ma strukturę charakteryzującą się licznymi nanoporami, które ograniczają ruch chromoforów do określonego kąta. Dzięki temu pary elektronów w tych chromoforach trafiały do nowych układów pozostających w stanie superpozycji.
O tym, czy owo osiągnięcie stanie się podstawą do rozwoju nowych technologii, dowiemy się już wkrótce.