Молекула меди хранит квантовую информацию в своём спине — это как крошечный магнит, который может указывать вверх или вниз. Но вокруг всегда тепло, и атомы молекулы постоянно дрожат. Это дрожание постепенно сбивает спин, и информация теряется. Вопрос: какие именно движения атомов больше всего мешают?
Раньше думали, что виноваты медленные искажения всей молекулы — будто она слегка перекашивается. Но расчёты с такими искажениями давали неверное время жизни спина. Опыты же намекали на другое: важны быстрые растяжения связи между атомом меди и соседними атомами азота. Проблема была в том, что из тёплой, дрожащей молекулы трудно выделить отдельные движения.
Учёные записали короткую «жизнь» молекулы при комнатной температуре, замеряя, как спин чувствует магнитное поле каждые несколько фемтосекунд. Затем компьютер разложил эту запись на отдельные колебания и определил, какие из них сильнее всего связаны со спином. Оказалось, что главные виновники — быстрые растяжения связи металл–азот, а медленные искажения почти не влияют, хотя их амплитуда велика.
Теперь, зная это, можно заранее менять молекулу так, чтобы вредные колебания были слабее, и квантовая память жила дольше.
Три изученных порфирина различаются лишь заместителями по периферии макроцикла, но их g-тензоры флуктуируют по-разному: у наименее искажённого CuOEP амплитуда флуктуаций сравнима с наиболее искажённым CuTiPP, а у промежуточного CuTPP — заметно меньше. Статическая геометрия не предсказывает динамику.