Rotaxani ibridi per i computer più minuscoli

I computer convenzionali lavorano mediante l’elaborazione e la conservazione di informazioni sotto forma di bit. Entro ciascun bit, le informazioni sono conservate come zero o uno. I computer quantici utilizzeranno bit quantici, detti anche cubiti, in grado di rappresentare una gamma di valori tra zero e uno contemporaneamente.

La loro complessità introduce la possibilità di effettuare calcoli intricati più velocemente di quanto potesse essere ottenuto con computer moderni. I ricercatori impegnati nel progetto HYBROQUBITS (Developing hybrid organic-inorganic rotaxanes for quantum information processing) hanno cercato di avvicinare alla realtà tale calcolo privo di silicio, non binario.

Con il supporto dell’UE, i ricercatori sono partiti dal precedente lavoro di ricerca che ha portato a piccoli magneti abbinati a macchine molecolari che possono muoversi tra due punti senza l’uso di forza esterna. La sfida affrontata è stata quella di riunire molti di questi blocchi edilizi per computer superveloci.

Il team di HYBROQUBITS ha progettato sistemi ibridi con proprietà fisiche e chimiche dei componenti inorganici e organici, ad esempio proprietà di elevata conduttività e magnetiche con l’auto-assemblaggio. In particolare, 3 rotaxani, con filettature organiche attraverso anelli Cr7Ni non organici, sono stati sintetizzati mediante la chimica supramolecolare.

La chimica supramolecolare consente a molte strutture relative di essere sintetizzate da blocchi edilizi simili. I ricercatori di HYBROQUBITS hanno usato la diffrazione a raggi X dei singoli cristalli per verificare le strutture degli enormi rotaxani prodotti. Il loro passo successivo è stato quello di monitorare lo spostamento molecolare mediante la spettroscopia a risonanza magnetica nucleare.

I passi futuri comprendono l’introduzione di metodi per collegare le molecole e costruire le unità base per un computer quantico e per attivare e disattivare le interazioni tra i cubiti. Un componente organico fotosensibile consente l’uso della luce come mezzo per attivare e disattivare la comunicazione tra i cubiti filettati su un singolo assale durante il calcolo.