Физики запутали квантовый бит и квантовый трит

Международный коллектив ученых смог запутать двоичную и троичную единицу квантовой информации - кубит и кутрит. Это достижение может позволить повысить безопасность и эффективность квантовых компьютеров, сообщает Physorg со ссылкой на статью в журнале Physical Review Letters.

Кубит, как и классический бит, может принимать два значения (0 и 1), однако, в отличие от бита, способен находиться в двух состояниях одновременно (в суперпозиции состояний). Кубиты, как и другие квантовые объекты, могут быть запутаны друг с другом (entangled). Свойства запутанных кубитов связаны, так что при воздействии на один из запутанных кубитов изменяется и второй, даже если носители кубитов расположены не рядом и никак не соединены.

Цепочка из n бит может в данный момент времени находиться только в одном состоянии. Цепочка из n запутанных кубит (квантовый регистр) - в 2ⁿ состояниях, причем за счет запутанности их можно изменять одновременно, то есть очень быстро обрабатывать информацию.

Кутрит - квантовый аналог классического трита (троичной единицы информации, которая может принимать три значения - 0, 1 и 2). Он обладает теми же свойствами, что и кубит, но открывает еще более широкие возможности: так, квантовый регистр из n кутрит может одновременно находиться в 3ⁿ состояниях.

Напрямую работать с кутритами, однако, достаточно сложно. Проще запутать кутрит с кубитом, после чего влиять на систему, воздействуя на кубит (например, проводя измерения его состояния).

Группа австралийских, британских и канадских исследователей описала технологию запутывания кубита и кутрита и возможности дальнейшей работы с системой. Физическим носителем кубита является фотон, кутрита - бифотон (система из двух фотонов).

Исследователи считают, что использование кутритов может повысить безопасность квантовых компьютеров, эффективность их квантовых логических вентилей, а также скорость передачи информации.

Химики научились удалять из растворов отрицательные ионы

Химики создали органическую молекулу, способную связывать отрицательно заряженные ионы растворенных веществ. Это позволяет очищать растворы от ионов, например, хлора и фтора, сообщает университет Индианы в своем пресс-релизе.

Агенты (вещества), способные удалять из раствора определенный тип ионов, играют важную роль в природе и в технике. Так, например, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) способна связывать ионы кальция и магния (Ca²+ и Mg²⁺) и поэтому используется, в частности, для умягчения жесткой воды.

Положительно заряженные ионы, или катионы, могут связываться многими крупными органическими молекулами, часть которых имеет отрицательный заряд. С отрицательно заряженными ионами - анионами, дело, однако, обстоит сложнее: создать молекулу, часть которой будет иметь положительный заряд, несложно, но обычно такие молекулы притягивают и связывают не только ионы растворенного вещества, но и ионы растворителя. Между тем, агенты, способные связывать анионы, могли бы широко применяться в очистке растворов (например, удалять ионы хлора и фтора).

Молекула, синтез которой Амар Флад (Amar Flood) и Юнцзюнь Ли (Yongjun Li) описывают в статье, опубликованной в журнале Angewandte Chemie, не обладает этим недостатком. Молекула имеет форму бублика и состоит из восьми "модулей", участком, к которому притягиваются анионы, является центр - отверстие размером 0,37 нанометра. Главными модулями молекулы являются четыре кольца триазола (C₂H₃N₃). Содержащийся в них азот оттягивает на себя электроны углерода и водорода, атомы которых расположены ближе к отверстию. Таким образом, эти атомы приобретают частичный положительный заряд, а центр молекулы - способность притягивать анионы растворенного вещества, тогда как структура молекулы не допускает к центру ионов растворителя.

Флад утверждает, что синтез молекулы несложен. Кроме того, четыре ее вспомогательных модуля могут быть легко заменены аналогичными. Таким образом можно управлять ее свойствами, например, делая ее более подходящей для связывания конкретных анионов.