Учёные из Чикагского университета и их коллеги реализовали новый, оптически управляемый спиновый кубит — не на твёрдом материале, как в алмазах или полупроводниках, а на генетически кодируемом флуоресцентном белке EYFP. В этом белке удалось создать двухуровневую квантовую систему, использующую одно из долгоживущих состояний молекулы — триплетное состояние — в котором можно управлять спином электронов.
В работе использовался усовершенствованный вариант белка EYFP, хорошо известного в клеточной биологии как безопасная и яркая светящаяся метка. Белок инициализировали коротким синим лазерным импульсом, который переводил его в возбужденное синглетное состояние; часть молекул переходила затем в триплет — долгоживущее состояние с определённой ориентацией спина.
Для считывания информации из этого кубита применяли инфракрасный импульс (912 нм), который «открывал» триплет для быстрого возвращения в нормальное состояние. В этот момент возникал сигнал задержанной флуоресценции, он был чётко отделён по времени и интенсивности от обычного свечения белка и позволял считывать спиновое состояние.
Управлять спином внутри молекулы удалось с помощью ряда микроволновых последовательных сигналов, которые задают нужную конфигурацию. Таким образом авторы показали возможность целенаправленного управления и чтения квантового состояния в белковой молекуле.