Molecule de mărimea unei bacterii create în laborator

Oamenii de știință au creat molecule gigantice – de dimensiunea bacteriilor – care ar putea fi utile în viitoarele computere cuantice.

Moleculele de dimensiuni neobișnuite sunt formate din perechi de atomi Rydberg – atomi cu un electron care a fost transformat într-o stare de înaltă energie. Astfel de electroni orbitează departe de nucleul atomului lor și, ca urmare, pot simți influența atomilor îndepărtați.

Pentru a crea moleculele, cercetătorii au răcit atomii de cesiu aproape până la zero absolut, lovindu-i cu lasere pentru a forma atomi Rydberg care s-au legat împreună în perechi. Aceste molecule au dimensiunea de aproximativ o miime de milimetru – de o mie de ori dimensiunea unei molecule tipice – raportează oamenii de știință pe 19 august în Scrisori de revizuire fizică.

„Cred că este fundamental interesant și important pentru că este un lucru atât de curios”, spune fizicianul David Petrosyan de la Institutul de Structură Electronică și Laser de la Fundația pentru Cercetare și Tehnologie – Hellas din Heraklion, Grecia. „Dimensiunea acestor molecule este uriașă.”

Nu este prima dată când astfel de molecule sunt create, dar dovezile anterioare nu au fost clare. „Înainte, poate că nu era clar dacă aceasta este într-adevăr o moleculă în sensul că vibrează și se rotește. Ar fi putut fi doar doi atomi care au avut interacțiuni foarte slabe sau nicio interacțiune”, spune Johannes Deiglmayr, fizician la ETH Zürich și coautor al studiului.

Deiglmayr și colaboratorii au măsurat energiile de legare ale moleculelor – energia care ține cei doi atomi împreună. În plus, oamenii de știință au făcut calcule detaliate pentru a prezice proprietățile moleculelor. Aceste calcule au fost „ample și păreau să se potrivească foarte bine cu măsurătorile lor”, spune fizicianul Phillip Gould de la Universitatea din Connecticut din Storrs.

Rezultatul are implicații practice, notează Petrosyan. În calculatoarele cuantice care folosesc atomii ca biți cuantici, oamenii de știință efectuează calcule permițând atomilor să interacționeze. Atomii Rydberg pot interacționa cu vecinii lor pe distanțe lungi, iar atunci când sunt legați împreună, atomii rămân așezați la o distanță constantă unul de celălalt – o caracteristică care poate îmbunătăți acuratețea calculelor.

Anterior, cercetătorii au folosit atomi de rubidiu pentru a face un alt tip de moleculă mare, formată din atomi Rydberg legați cu atomi normali. Dar acestea nu ar fi utile pentru calculul cuantic, spune Petrosyan, deoarece se bazează pe un alt tip de mecanism de legare.