Спином называют собственный момент импульса элементарной частицы, например, электрона. Созданное спином вокруг электрона локальное магнитное поле. Воздействуя на него внешним магнитным полем, можно менять ориентацию электронного спина. Почти все типы квантовой технологии — основанные на странном поведении частиц субатомного масштаба — содержат спин. При движении электроны обычно образуют стабильные пары, в которых один электрон вращается вверх, а второй вниз. Однако можно создать молекулы с неспаренными электронами, или радикалами. Большинство радикалов имеют высокую реакционную способность, но их можно сделать химически стабильными.

Исследователи из Университета Кэмбриджа и других вузов разработали модульные молекулярные компоненты, соединенные крошечными «мостиками». Если направить на них свет, электроны на противоположном конце структуры соединятся, изменив свои спиновые состояния. Даже после отсоединения перемычек электроны остаются подключенными через упорядоченные спины.

Такой уровень контроля над квантовыми свойствами обычно достигается только при экстремально низких температурах, однако ученые смогли добиться того же при комнатной температуре. Приблизившись, таким образом, к созданию надежных квантовых систем, в которых спины соединены с фотонами, пишет Science Daily.

«Мы сделали большой шаг вперед и соединили оптические и магнитные свойства радикалов в органическом полупроводнике, — сказал Себастьян Гордон, первый автор статьи. — Эти новые материалы имеют огромный потенциал для разработки совершенно новых устройств, поскольку мы сделали так, что им больше не требуется сверхнизкая температура».

Исследователи разработали новое семейство материалов, задав желаемое поведение электронных спинов. Такой подход позволил им контролировать свойства конечного материала и менять антраценовые перемычки между различными модулями молекулы. К молекуле антрацена ученые присоединили яркий светоизлучающий радикал. После того, как радикал поглощает фотон, возбуждение распространяется на соседний антрацен, заставляя три электрона вращаться так же, как он. Если с другой стороны присоединяется еще одна радикальная группа, ее электрон тоже связывается, и все они начинают вращаться в одном направлении.

Австралийские инженеры обнаружили новый способ точного контроля над отдельными электронами в квантовых точках, управляющих работой логических вентилей. Разработанный ими механизм менее громоздкий и требует меньше компонентов. Эти свойства могут оказаться определяющими для будущего массового производства кремниевых квантовых компьютеров.