Лазерный луч, сфокусированный до размеров пылинки, может удерживать отдельную молекулу, как пинцет удерживает крошечную бусину. Но заполнить сотню таких пинцетов ровно по одной молекуле — задача сродни попытке налить в каждую ячейку яичной коробки по одной капле воды, не пролив ни капли мимо. Обычно ловушки заполняются лишь на 20–50%, а лишние молекулы быстро теряются из-за столкновений. Новая работа предлагает способ, который сначала делает молекулы «скользкими» друг для друга, а затем аккуратно сливает лишние, оставляя в каждой ловушке ровно одну частицу.

Секрет в том, чтобы надеть на молекулы невидимую «шубу» из микроволнового поля. Это поле заставляет молекулы отталкиваться друг от друга ещё до того, как они сблизятся на опасное расстояние, где могли бы слипнуться или разлететься. Одновременно постоянное электрическое поле настраивает их внутренние состояния так, чтобы они могли «просачиваться» сквозь стенки ловушки по одной, как вода просачивается сквозь мелкое сито. Расчёты для молекулы NaCs показывают: первая молекула покидает ловушку почти в десять тысяч раз быстрее, чем вторая, поэтому пауза между «сливами» позволяет остановить процесс в нужный момент.

Раньше не было способа надёжно оставлять ровно одну молекулу: ловушки заполнялись лишь наполовину, а лишние частицы терялись из-за столкновений. Теперь показано, что комбинация постоянного и микроволнового полей стабилизирует молекулы и позволяет управляемо выливать их из ловушки, оставляя одну с точностью выше 99%. Этот результат получен не в эксперименте, а в детальном теоретическом расчёте, но он опирается на реальные параметры молекулы NaCs и существующие лазерные технологии.

Метод можно внедрять в уже работающие установки с молекулярными пинцетами. Если каждая ячейка будущего квантового компьютера будет заполнена ровно одной молекулой, массив из сотен таких ячеек станет плотной решёткой кубитов — кирпичиков квантовых вычислений. И тогда задача, которая сегодня выглядит как ювелирная работа с отдельными каплями, превратится в рутинную сборку молекулярного конструктора.