En termes de taille, il s'agit peut-être de la plus petite percée scientifique jamais réalisée à Harvard.

Kang-Kuen Ni, professeur adjoint de chimie et de biologie chimique à Harvard, et ses collègues ont combiné pour la première fois deux atomes en ce que les chercheurs appellent une molécule dipolaire. Le travail est décrit dans un nouvel article publié dans Science .

Les chercheurs disent que la découverte est très prometteuse pour l'avenir de l'informatique quantique, comme la molécule dipolaire constitue un nouveau type de qubit, la plus petite unité d'information quantique, ce qui pourrait conduire à des appareils plus efficaces.

« La direction du traitement de l'information quantique est l'une des choses qui nous passionnent, " Ni a dit. "Nous avons besoin de molécules pour toutes les différentes applications dans notre vie quotidienne. Cependant, l'espace moléculaire est si énorme, nous ne pouvons pas l'explorer suffisamment avec les ordinateurs actuels. Si nous avons des ordinateurs quantiques qui pourraient potentiellement résoudre des problèmes complexes et explorer efficacement l'espace moléculaire, l'impact sera grand."

Alors que le développement de ces molécules - et des ordinateurs qui pourraient en tirer parti - exigera beaucoup plus de recherche, les résultats actuels démontrent un niveau de travail de précision jamais atteint auparavant.

Les atomes deviennent une molécule lorsqu'ils sont liés ensemble pour créer une réaction chimique; les molécules sont en fin de compte les éléments constitutifs de la chimie et de la vie elle-même. Dans le passé, les laboratoires ont créé des molécules en combinant des amas d'atomes, et les réactions ont ensuite été mesurées en termes de moyennes. L'objectif était d'obtenir des informations supplémentaires sur la façon dont les molécules interagissent, et pour permettre des contrôles pour la chimie de réaction et concevoir de nouveaux matériaux quantiques.

L'équipe dirigée par Ni, cependant, a commencé avec seulement deux atomes, un sodium et un césium, qui ont été refroidis à des températures extrêmement basses où de nouvelles phases quantiques au-delà du gaz, liquide, et solide émergerait. Les chercheurs ont ensuite capturé les atomes à l'aide de lasers et les ont fusionnés dans un piège dipolaire optique. Alors que les deux atomes étaient dans un « état excité », c'est-à-dire chargé électriquement par le laser - la réaction pour créer une molécule pourrait se produire.

"C'est vrai qu'à chaque réaction, " Ni a dit, « les atomes et les molécules se combinent individuellement au niveau microscopique. Ce que nous avons fait différemment, c'est de créer plus de contrôle sur cela. Nous saisissons deux espèces différentes d'atomes individuels avec des pincettes optiques et émettons une impulsion de laser pour les lier. Tout le processus est en cours. sous ultra-vide, avec une très faible densité d'air."

Bien que de courte durée, la réaction a prouvé qu'une molécule pouvait se former en utilisant le stimulus laser, plutôt que des atomes supplémentaires, comme catalyseur.

Ni a dit qu'une étape supplémentaire serait de combiner des atomes dans un "sol, " ou non excité électriquement, Etat, dans le but de créer des réactions moléculaires à plus longue durée de vie. L'espoir, elle a ajouté, est que si une molécule dipolaire peut être créée en laboratoire, les plus gros et les plus complexes peuvent être, trop.

"Je pense que beaucoup de scientifiques suivront, maintenant que nous avons montré ce qui est possible, " Ni a dit. "Cette étude a été motivée par quelques choses différentes. En général, nous nous intéressons à une étude fondamentale pour voir comment l'interaction physique et la réaction chimique contribuent à la complexification des phénomènes. Nous avons voulu prendre le cas le plus simple, les lois de la mécanique quantique, qui sont les lois sous-jacentes de la nature. Nos pièces quantiques se transformeront alors en quelque chose de plus complexe; c'était la motivation initiale. Certes le travail n'est pas fini, mais c'est une étape décisive."