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Molécula triangular de cobre é um qubit perfeito


Kintzel e Plass mostram o composto e a estrutura da molécula trinuclear de cobre. [Imagem: Jan-Peter Kasper/FSU]

Qubit molecular

Químicos da Universidade Friedrich Schiller, na Alemanha, sintetizaram uma molécula capaz de realizar a função de uma unidade de computação em um computador quântico.

Já se sabia que moléculas são qubits melhores do que átomos, mas sintetizar um qubit molecular não é uma tarefa simples.

"Para ser capaz de usar uma molécula como um qubit - a unidade básica de informação em um computador quântico - ela precisa ter um estado de spin suficientemente longo, que pode então ser manipulado do exterior," explica o professor Winfried Plass. "Isso significa que o estado resultante da interação dos spins dos elétrons da molécula, isto é, o estado de spin, deve ser estável o suficiente para que se possa gravar e ler informações."

Composto de coordenação

A molécula criada por Plass e sua equipe atende exatamente a essa condição.

A substância é o que se chama de "composto de coordenação", contendo partes orgânicas e metálicas. "O material orgânico forma uma armação, na qual os íons metálicos são posicionados de maneira muito específica," detalhou o pesquisador Benjamin Kintzel. "No nosso caso, trata-se de um complexo de cobre trinuclear. O que é especial nisso é que, dentro da molécula, os íons de cobre formam um triângulo equilátero preciso."

Só assim, com essa forma triangular precisa, os spins dos elétrons dos três núcleos de cobre podem interagir tão fortemente que a molécula desenvolve um estado de spin, o que faz com que ela se torne um qubit que pode ser manipulado a partir do exterior.

Informações quânticas com campos elétricos

De acordo com as previsões teóricas, a molécula oferece uma vantagem fundamental adicional em comparação com outros qubits.

"O plano teórico de construção do nosso composto de cobre prevê que o seu estado de spin pode ser controlado em nível molecular usando campos elétricos," disse Plass. "Até agora, têm sido usados principalmente campos magnéticos, mas com eles você não pode se concentrar em moléculas individuais."

Um grupo de pesquisa especializado em computação quântica experimental, na Universidade de Oxford, no Reino Unido, já estabeleceu uma parceria com os químicos alemães para conduzir experimentos para testar as qualidades do qubit molecular.

Bibliografia:

Molecular electronic spin qubits from a spin-frustrated trinuclear copper complex
Benjamin Kintzel, Michael Böhme, Junjie Liu, Anja Burkhardt, Jakub Mrozek, Axel Buchholz, Arzhang Ardavan, Winfried Plass
Chemical Communications
DOI: 10.1039/c8cc06741d

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA

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