Исследователи из России и Японии синтезировали серию координационных соединений в качестве возможной основы для квантовых процессоров. Работу выполнили ученые ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН, Института физики твердого тела РАН и Киотского университета; результаты опубликованы в Dalton Transactions при поддержке гранта РНФ.
В работе использовали комплексы металлофталоцианинов с ванадием, медью и оловом. Фталоцианины — это плоские органические молекулы, в которые можно «встраивать» атомы металлов и тем самым менять их электронные и магнитные свойства. В данном случае сравнение трех металлов было нужно, чтобы понять, какие из таких комплексов лучше подходят для квантовой памяти.
Ключевой результат получен для комплексов с ванадием и медью. Их спины проявили квантовую когерентность: состояние сохранялось до 4 микросекунд и оставалось взаимосвязанным между атомами. Олово использовали как диамагнитный эталон, потому что у него нет неспаренного электрона и оно не создает собственного магнитного поля. У ванадия и меди, напротив, есть по одному неспаренному электрону, и именно их спины выступают носителем квантового состояния.
Время когерентности у ванадия и меди оказалось значительно больше длительности управляющего импульса, использованного в эксперименте. Это и делает такие соединения потенциальными кандидатами для кубитов.
«Исследование может стать толчком для создания ультраминиатюрных устройств — сверхплотных носителей информации, элементов квантовой памяти, светоуправляемых сенсоров, переключателей и магнитных меток. Внедрение подобных устройств в технику повысит ее производительность, безопасность и энергоэффективность. В дальнейшем мы планируем модифицировать полученные комплексы, чтобы еще больше увеличить время их нахождения в состоянии квантовой когерентности. Уже сейчас на примере комплекса ванадия нам удалось показать, что время жизни такого состояния зависит от того, как был приготовлен образец. Еще один способ повлиять на электронные свойства соединений — это ввести заместители различной природы в органическую часть комплекса»,
— рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Максим Фараонов, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник отдела кинетики и катализа ФИЦ ПХФ и МХ РАН.
