Científicos del FITS de Problemas de Física Química y Química Médica de la Academia Rusa de Ciencias, el Instituto de Física del Estado Sólido de la Academia Rusa de Ciencias y la Universidad de Kioto sintetizaron una serie de compuestos de coordinación que pueden convertirse en la base para procesadores de computadoras cuánticas. El trabajo fue apoyado por una subvención de la Russian Science Foundation.

En los complejos obtenidos, los momentos magnéticos de los átomos (espines) pueden estar simultáneamente en varios estados, un fenómeno llamado coherencia cuántica. Esta "incertidumbre coordinada" se mantiene el tiempo suficiente para la transmisión de información en dispositivos cuánticos.

Los investigadores tomaron como base las ftalocianinas, moléculas orgánicas sintéticas en forma de anillo plano, estructuralmente similares a los pigmentos naturales (clorofila y hemoglobina). Son capaces de retener átomos de metal en su interior, lo que permite ajustar las propiedades electrónicas y magnéticas de los complejos.

Los científicos sintetizaron tres complejos de ftalocianina con metales: vanadio, cobre y estaño. El estaño se utilizó como estándar: no tiene electrones desapareados, por lo que no crea un campo magnético. En los complejos con vanadio y cobre, por el contrario, hay un electrón desapareado cada uno; sus espines se comportan como objetos cuánticos y demuestran el efecto de coherencia.

Ambos materiales mantuvieron la "incertidumbre" hasta por 4 microsegundos, lo que es cientos de veces más largo que un pulso de control estándar. Esta relación permite considerar los nuevos compuestos como candidatos prometedores para la creación de cúbits, los elementos básicos de los procesadores cuánticos.

Como señaló el director del proyecto, Maksim Faraonov, la investigación puede impulsar la creación de dispositivos ultraminiatura: portadores de información de ultra alta densidad, elementos de memoria cuántica, sensores y etiquetas magnéticas. La implementación de tales dispositivos aumentará el rendimiento, la seguridad y la eficiencia energética de la tecnología. Los científicos planean modificar los complejos para aumentar la vida útil de la coherencia cuántica; ya se ha demostrado con el ejemplo del vanadio que depende del método de preparación de la muestra.