Группе ученых из Гарвардского университета, возглавляемой доцентом Канг-Куен Ни, впервые в истории науки удалось объединить два атома в одну молекулу путем прямых манипуляций с этими атомами. Более того, получившаяся молекула имеет два явно выраженных магнитных полюса, что позволит использовать ее в качестве нового типа квантового бита, кубита, способного одновременно хранить и обрабатывать заключенную в нем квантовую информацию.
Разработка компьютеров, которые используют в своих интересах свойства отдельно взятых молекул, потребует еще массы дополнительных исследований. Тем не менее, работа гарвардских исследователей демонстрирует то, что нам уже доступны необходимые для этого уровни точности выполнения всех необходимых операций.
Атомы обычно связываются в молекулу в ходе химической реакции. В прошлом ученым уже удавалось проводить множество видов химических реакций, обеспечивая при этом, высочайший уровень контроля за их ходом и получаемыми результатами. Однако то, что сделали гарвардские ученые, нельзя отнести к химической реакции в традиционном ее понимании, ученые взяли два атома, атом натрия и цезия и охладили их до столь низкой температуры, при которой на первом плане уже находятся не физические и химические, а их квантовые свойства.
После этого атомы были захвачены при помощи оптических пинцетов из лучей лазерного света и помещены в оптическую дипольную ловушку, где они были переведены в возбужденное энергетическое состояние светом дополнительного лазера. В результате этого атомы начали взаимодействовать друг с другом и объединились в одну молекулу. Данный процесс проводился в условиях глубокого вакуума, что исключило влияние ряда внешних факторов.
К сожалению, полученная молекула оказалась крайне нестабильной и она смогла просуществовать лишь очень короткое время. Тем не менее, данная реакция стала доказательством того, что экзотические молекулы могут формироваться под воздействием лазерного света, а не дополнительных атомов, которые выступают в качестве катализаторов.
Дальнейшие усилия ученых будут направлены на получения возможности объединения атомов в молекулы без их предварительного перевода в возбужденное состояние. Это, в свою очередь, позволит получать более сложные и стабильные "двухполюсные" молекулы, способные существовать длительное время. А это, в свою очередь, уже позволит задуматься над практическим применением таких молекул в области квантовых вычислений и в других областях науки и техники.