Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Offbeat

Dalam langkah baru menuju teknologi kuantum, para ilmuwan mensintesis bit kuantum ‘terang’ – ScienceDaily


Dengan kemampuan mereka untuk memanfaatkan kekuatan aneh mekanika kuantum, qubit adalah basis untuk teknologi yang berpotensi mengubah dunia – seperti jenis komputer baru yang kuat atau sensor ultra-presisi.

Qubit (kependekan dari bit kuantum) sering kali dibuat dari bahan semikonduktor yang sama dengan elektronik kita sehari-hari. Tetapi tim ahli kimia dan fisikawan interdisipliner di Northwestern University dan University of Chicago telah mengembangkan metode baru untuk membuat qubit yang dibuat khusus: dengan mensintesis molekul secara kimiawi yang menyandikan informasi kuantum ke dalam status magnet, atau “spin” mereka.

Pendekatan bottom-up baru ini pada akhirnya dapat mengarah pada sistem kuantum yang memiliki fleksibilitas dan kontrol luar biasa, membantu membuka jalan bagi teknologi kuantum generasi berikutnya.

“Sintesis kimia memungkinkan kontrol atomistik atas struktur qubit,” kata Danna Freedman, profesor kimia di Sekolah Tinggi Seni dan Sains Weinberg Northwestern. “Kimia molekuler menciptakan paradigma baru untuk ilmu informasi kuantum.” Dia memimpin penelitian bersama rekannya David Awschalom di Pritzker School of Molecular Engineering University of Chicago.

Hasilnya dipublikasikan di jurnal Ilmu Di bulan November.

“Ini adalah bukti konsep dari teknologi kuantum yang kuat dan dapat diskalakan,” kata Awschalom, Profesor Keluarga Liew di bidang Teknik Molekuler. “Kami dapat memanfaatkan teknik desain molekuler untuk menciptakan sistem skala atom baru untuk ilmu informasi kuantum. Menyatukan kedua komunitas ini akan memperluas minat dan berpotensi meningkatkan penginderaan dan komputasi kuantum.”

Awschalom juga adalah direktur Q-NEXT, Pusat Penelitian Sains Informasi Kuantum Nasional Departemen Energi yang didirikan pada bulan Agustus dan dipimpin oleh Laboratorium Nasional Argonne. Freedman, bersama dengan dua fakultas Northwestern lainnya, adalah anggota pusat baru.

Qubit bekerja dengan memanfaatkan fenomena yang disebut superposisi. Sementara bit klasik yang digunakan oleh komputer konvensional berukuran 1 atau 0, qubit dapat berupa 1 dan 0 pada saat yang bersamaan.

Tim ingin menemukan pendekatan bottom-up baru untuk mengembangkan molekul yang spin state-nya dapat digunakan sebagai qubit dan dapat dengan mudah dihubungkan dengan dunia luar. Untuk melakukannya, mereka menggunakan molekul kromium organologam untuk membuat keadaan putaran yang dapat mereka kendalikan dengan cahaya dan gelombang mikro.

Dengan menarik molekul dengan pulsa laser yang dikontrol secara tepat dan mengukur cahaya yang dipancarkan, mereka dapat “membaca” keadaan putaran molekul setelah ditempatkan dalam superposisi – persyaratan utama untuk menggunakannya dalam teknologi kuantum.

Dengan memvariasikan hanya beberapa atom yang berbeda pada molekul ini melalui kimia sintetis, mereka juga dapat memodifikasi sifat optik dan magnetnya, menyoroti janji untuk qubit molekuler yang dibuat khusus.

“Selama beberapa dekade terakhir, spin semikonduktor yang dapat dialamatkan secara optik telah terbukti sangat kuat untuk aplikasi termasuk penginderaan yang ditingkatkan kuantum,” kata Awschalom. “Menerjemahkan fisika sistem ini ke dalam arsitektur molekuler membuka kotak peralatan kimia sintetis yang kuat untuk mengaktifkan fungsionalitas baru yang baru saja kita mulai jelajahi.”

“Hasil kami membuka bidang baru kimia sintetis,” kata Freedman. “Kami mendemonstrasikan bahwa kontrol sintetik dari simetri dan ikatan menciptakan qubit yang dapat diatasi dengan cara yang sama seperti cacat pada semikonduktor. Pendekatan bottom-up kami memungkinkan fungsionalisasi unit individu sebagai ‘qubit perancang’ untuk aplikasi target dan pembuatan array dari status kuantum yang siap dikontrol, menawarkan kemungkinan sistem kuantum yang dapat diskalakan. “

Salah satu aplikasi potensial untuk molekul ini adalah sensor kuantum yang dirancang untuk menargetkan molekul tertentu. Sensor semacam itu dapat menemukan sel tertentu di dalam tubuh, mendeteksi kapan makanan membusuk, atau bahkan melihat bahan kimia berbahaya.

Pendekatan bottom-up ini juga dapat membantu mengintegrasikan teknologi kuantum dengan teknologi klasik yang ada.

“Beberapa tantangan yang dihadapi teknologi kuantum mungkin dapat diatasi dengan pendekatan bottom-up yang sangat berbeda ini,” kata Sam Bayliss, seorang sarjana postdoctoral di kelompok Awschalom dan penulis pendamping makalah. “Menggunakan sistem molekuler dalam dioda pemancar cahaya adalah perubahan transformatif; mungkin hal serupa dapat terjadi dengan qubit molekuler.”

Daniel Laorenza, seorang mahasiswa pascasarjana di lab Freedman dan rekan penulis pertama, melihat potensi luar biasa untuk inovasi kimia di ruang ini. “Kontrol khusus kimiawi atas lingkungan di sekitar qubit ini menyediakan fitur berharga untuk mengintegrasikan qubit molekuler yang dapat dialamatkan secara optik ke dalam berbagai lingkungan,” katanya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Hongkong Prize