Традиционные компьютеры полагаются на транзисторы, которые находятся в одном из двух состояний — это то, к чему относятся эти архетипические нули и единицы, и каждая цифра является «битом». Квантовые вычисления будут использовать три состояния, экспоненциально увеличивая емкость хранения информации. В то время как небольшое приложение, такое как «Angry Birds», занимает около 40 000 стандартных битов, компьютер, состоящий всего из 1000 квантовых битов или «кубитов», может легко и быстро взломать современные схемы шифрования или, точнее, смоделировать, как фармацевтический кандидат в лекарство будет работать в персона. Однако самая большая проблема квантовых вычислений — это создание кубита.
Некоторые из наиболее многообещающих кубитов сегодня используют электроны, в частности их «спиновое» состояние. Вращение может иметь два состояния, точно так же, как бит, но также может сочетать оба состояния, чтобы сформировать третье состояние, называемое «суперпозицией». Но очень немногие молекулы остаются в состоянии суперпозиции достаточно долго для измерения, что затрудняет их использование в вычислениях.
Одна из причин заключается в том, что взаимодействие спинов на большинстве ядер может мешать электронным. Чтобы приблизиться к реальному функциональному кубиту, Данна Фридман и его коллеги обратились к металлическим комплексам, в которых было устранено большинство проблемных ядерных спинов.
Фридман и его коллеги синтезировали комплексы ванадия с плечами из углерода и серы. Пока система оставалась холодной, эти молекулы сохраняли суперпозицию дольше, чем какие-либо комплексы металлов, о которых сообщалось ранее. Они также сохраняли это состояние так же долго, как и другие рассматриваемые в настоящее время сыпучие материалы.
Эти новые молекулы показывают, что при правильных условиях неорганические комплексы могут функционировать как жизнеспособные кубиты. Кроме того, комплексы могут оказаться лучше других потенциальных материалов, потому что их определенная химическая структура может более легко обеспечить организованный дизайн функциональных устройств.
Чтобы получить небольшую мета: возможно, что однажды компьютеры, состоящие из горстки небольших молекул, будут использоваться для предсказаний относительно других молекул.