Alcançar o controle quântico preciso das partículas é elementary para o avanço da tecnologia quântica e para aprofundar nossa compreensão da ciência elementary. No estranho mundo da mecânica quântica, as partículas podem comportar-se de formas que desafiam a nossa intuição quotidiana. Por exemplo, eles podem existir em “superposições”, onde efetivamente ocupam dois estados ao mesmo tempo, ou ficam “emaranhados”, formando uma conexão que lhes permite influenciar um ao outro mesmo quando distantes. Esses fenômenos, se controlados, poderão levar a enormes avanços na computação e na compreensão da natureza de materiais complexos.
O trabalho elementary na ciência quântica foi realizado usando sistemas como átomos aprisionados e circuitos supercondutores. Expandir este nível de controle para sistemas mais complexos, como moléculas, poderia levar a possibilidades interessantes. Por exemplo, poderia permitir-nos estudar a física elementary com maior detalhe ou desenvolver memórias compactas para computadores quânticos. No entanto, a própria complexidade que torna estes sistemas tão atraentes também os torna altamente sensíveis ao ambiente que os rodeia. Esta sensibilidade pode perturbar os seus estados quânticos frágeis, levando à perda de qualquer informação armazenada neles.
Decidimos resolver esse desafio prendendo moléculas individuais em feixes de laser bem focados. Ao usar uma cor de luz laser cuidadosamente selecionada, isolamos os estados internos das moléculas de seu entorno. Nesta configuração, alcançamos longos tempos de coerência entre os estados rotacionais das moléculas. Ao aproximar duas moléculas, detectamos pequenas interações entre elas e as usamos para criar um emaranhado quântico de longa duração. Olhando para o futuro, esperamos que nosso trabalho abra a porta para o uso de moléculas como memórias quânticas densas e para medições altamente precisas em tecnologias quânticas aprimoradas.
Uma ilustração de duas moléculas emaranhadas que estão presas individualmente em feixes de laser bem focados.
