Nowe podejście do technologii kwantowej
Choć technologia kwantowa jest już praktycznie w zasięgu naszej ręki, minie jeszcze dużo czasu, zanim zdamy sobie sprawę z jej pełnego potencjału. W rzeczywistości nawet stosowane obecnie platformy rozwojowe nie mogą być traktowane jako niezmienne. „Uwięzione i chłodzone laserem jony atomowe są jedną z najbardziej skutecznych platform rozwoju technologii kwantowej (QT)”, mówi prof. Michael Drewsen z Wydziału Fizyki i Astronomii Uniwersytetu w Aarhus. „Dla porównania złożoność jonów molekularnych sprawiła, że były one niepotrzebną komplikacją. Jednak poprzez zwiększenie kontroli nad zimnymi jonami molekularnymi można wykorzystać ich bogatszą strukturę i większą różnorodność cząsteczek na potrzeby dalszego rozwoju technologii kwantowej opartej na pułapkach jonowych poprzez wybranie gatunku o odpowiednich właściwościach”. Innymi słowy, zimne i uwięzione jony molekularne mogą przyczynić się do rozwoju technologii kwantowej, której potencjalne zastosowania obejmują ultraczułą spektrometrię mas, spektroskopię wysokiej rozdzielczości, chłodzenie jonów makrocząsteczkowych w fazie gazowej lub procesy chemiczne w bardzo niskiej temperaturze. Jak podkreśla prof. Drewsen, dużą część prac w ramach projektu COMIQ, którego był koordynatorem do listopada 2017 r., poświęcono zwiększeniu kontroli stanu kwantowego i manipulacji poszczególnych gatunków jonów molekularnych, co jest kluczowym krokiem w kierunku wykorzystania jonów molekularnych w technologii kwantowej. Ponadto badania rzuciły światło na to, w jaki sposób uwięzione zimne jony molekularne oddziałują na otoczenie, co z kolei prowadzi do lepszego zrozumienia praktycznych problemów, które należy rozwiązać przy wdrażaniu technologii kwantowej opartej na jonach molekularnych. Zapytany o najważniejsze osiągnięcie projektu prof. Drewsen wspomina: „przełomowe odkrycie dotyczące schładzania gazu buforowego w stanach wewnętrznych skrystalizowanych jonów molekularnych Coulomba. Uważam to za przełom przede wszystkim z powodu jego konceptualnej prostoty i dlatego, że umożliwia tak wiele nowych rodzajów doświadczeń, o których wcześniej nawet nie marzyliśmy. W rzeczywistości może być to kluczem do opracowania przyszłych technologii kwantowych opartych na zimnych jonach molekularnych”. Projekt COMIQ był wielką szansą nie tylko dla prof. Drewsena i jego zespołu. W ciągu czterech lat badań do projektu dołączyło 10 organizacji badawczych oraz trzech partnerów przemysłowych, a 15 doktorantów odbyło szkolenie i mogło prowadzić własne badania. „Dokonali niezwykłych osiągnięć w dziedzinie spektroskopii wysokiej rozdzielczości i szczegółowych badań zimnej dynamiki kolizyjnej”, wyjaśnia prof. Drewsen. Projekt COMIQ umożliwił zbudowanie silnej społeczności zajmującej się badaniem zimnych jonów molekularnych, do której należą nie tylko partnerzy projektu, ale także inne podmioty. Projekt już się zakończył, a jego partnerzy próbują obecnie pozyskać dodatkowe krajowe i międzynarodowe fundusze na kolejne projekty związane z zimnymi jonami molekularnymi w oparciu o wyniki projektu. Przykładowo prof. Drewsen współpracuje z ITN nad nowym zastosowaniem, które w dużej mierze opiera się na wynikach uzyskanych w ramach projektu COMIQ w celu zidentyfikowania nowych aspektów naukowych. „Moim zdaniem projekt COMIQ ułatwił ustanowienie i przyszły rozwój nauki o zimnych jonach molekularnych w szerokim znaczeniu. Wyniki uzyskane w ramach projektu COMIQ jasno wykazały, że nauka o zimnych jonach molekularnych nie tylko będzie się nadal rozwijać, ale prawdopodobnie stanie się jedną z ważniejszych dziedzin nauki AMO w przyszłości”.
Słowa kluczowe
COMIQ, technologia kwantowa, jon molekularny
