Компьютер из шести молекул: физики получили квантовое состояние, которое ломает привычные правила электроники

Учёные собрали крошечный кластер всего из шести молекул и заставили его вести себя как единая квантовая система. Сегодня процессоры строят из миллиардов транзисторов, а завтрашние квантовые устройства, возможно, будут собирать буквально из горстки молекул.

Собранная структура интересна тем, что электроны в ней перестают сидеть каждый на своей молекуле. Вместо этого они как бы размазываются по всему кластеру, и вся конструкция начинает работать как одна связанная квантовая система. Именно такое поведение напоминает знаменитый мысленный эксперимент со шрёдингеровским котом, где объект находится сразу в нескольких состояниях, пока его не измерили.

Кластер собрали с атомной точностью, и это принципиальный момент. Раньше подобные корреляции между электронами наблюдали в громоздких системах, а тут всё уместилось в шести молекулах. По сути это шаг к программируемым молекулярным квантовым устройствам, где нужное состояние задаётся самой геометрией расположения молекул.

Самое неожиданное физики заметили при работе с напряжением. Когда его повышали, ток через структуру не рос, а падал. Этот редкий эффект называют отрицательной дифференциальной проводимостью, и здесь он возникает из-за коллективного взаимодействия множества электронов, связанных между собой. В обычной электронике такое не встретишь, а для будущих квантовых схем подобные эффекты могут стать рабочим инструментом.

Похоже, мы входим в эпоху, когда достаточно правильно расставить несколько молекул, чтобы получить совершенно новую физику. Пока это фундаментальный эксперимент, а не готовый процессор, но именно с таких работ обычно начинается путь к технологиям, которые через несколько лет меняют целую отрасль.