Omfattningen av investeringar i kvantberäkning, simulering och avkänning växer i en lockande takt. Att utnyttja nanoskalan för att konstruera användbara kvanteffekter är en transformerande förmåga av enorm relevans för industrier och regeringar. Genom att sammanfatta det nuvarande tillståndet och de framtida riktningarna för kvantnanovetenskap, en översikt som definierar kvantnanovetenskap publicerad i Nature Nanotechnology denna vecka kommer att hjälpa investerare och finansieringsbyråer att fatta välgrundade beslut om hur och varför de ska delta i kvantteknikrevolutionen.

"Grunden för vår definition är den nya förståelsen av kvantum, som inkluderar superposition, intrassling och - viktigast av allt - koherens", säger Andreas Heinrich, chef för IBS Center for Quantum Nanoscience (QNS) som ledde alliansen av forskare från flera fält som skrev recensionen. Processen började när QNS höll en workshop 2017, som samlade ledare från olika områden av nanovetenskap inklusive ledande experimentalister och teoretiker inom områden som spänner över NV-center, kvantteknik, kvantprickar och spinn på ytor från hela världen. Bland deltagarna fanns pionjärer som 2010 års nanovetenskapliga Kavli-pristagare Don Eigler, dekorerad teoretiker som föreslog kvantdatorn 1997 Daniel Loss, och 2019 års RSC Centenary-pristagare för sin världsledande forskning om molekylär magnetism Roberta Sessolli.

"Den här artikeln är kulmen på ett visionärt initiativ från QNS", säger Andrea Morello, Scientia-professor i kvantteknik vid UNSW och medförfattare till artikeln. "Vi har alla arbetat inom området i decennier, men hade aldrig tillbringat en hel vecka med framstående kollegor och frågat oss själva:"Vad ÄR kvantnanovetenskap?" fortsätter Morello. Svaret konvergerade på definitionen att kvantnanovetenskap - romanen, spännande, framåtblickande kärnan av det – är vad som händer när forskare strävar efter att utnyttja kvantkoherens. Författarna konkretiserade sedan hur exakt nanometerskalan blir den fysiska och tekniska möjliggöraren för detta program. Resultatet är en kortfattad genomgång, där förhållandet mellan nanometer -storlek och kvantkoherens tas upp till ytan, i ett brett spektrum av fysiska system.

Som en del av den årslånga processen att fånga och förfina definitionen, var QNS värd för den första konferensen någonsin om kvantnanovetenskap hösten 2019. 138 vetenskapsmän från 10 länder samlades på QNS:s centrum i Seoul förenade av målet att förstå och tillämpa kvantnaturen av objekt på nanoskala. I själva verket var detta första gången som världens ledande forskare som arbetar inom områden som tidigare ansågs vara olikartade samlades som kvantnanovetenskapsgemenskapen, vilket i sin tur skärpte definitionens fokus på koherens.

Direktör Heinrich konstaterar att "nästa utmaning är att engagera forskarna som ser sig själva genom linsen för sin specifika undersökningslinje, såsom kvantprickar eller NV-center, att bjuda in dem att se sig själva som samarbetsbidragsgivare inom det tvärvetenskapliga området det är kvantnanovetenskap." + Utforska vidare

Det bästa av två världar:Kombinera klassiska och kvantsystem för att möta superdatorkrav