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原子级量子电路诞生 标志着量子计算机技术迎重大突破

2022-06-24 08:14 · 稿源: cnbeta

悉尼的工程师们已经展示了一种仅由几个原子组成的量子集成电路。通过精确控制原子的量子状态,这种新处理器可以模拟分子的结构和特性从而释放出新的材料和催化剂。新量子电路来自于新南威尔士大学(UNSW)的研究人员和一家名为Silicon Quantum Computing(SQC)的初创公司开发。

它基本上指的是由嵌入硅中的10个碳基量子点组成,其中有6个金属门控制电子在电路中的流动。

这听起来非常简单,但关键在于这些碳原子以亚纳米尺度的排列。相对于彼此,它们被精确地定位以此来模仿特定分子的原子结构,并使科学家能比以往更准确地模拟和研究该分子的结构和能量状态。

在这种情况下,他们将碳原子排列成有机化合物聚乙炔的形状,聚乙炔是由碳原子和氢原子的重复链组成,它们之间有一个交替的单碳和双碳键。为了模拟这些键,研究小组将碳原子放置在不同的距离上。

接下来,研究人员通过电路运行电流以此来检查它是否会跟天然聚乙炔分子的特征相匹配--果然,它做到了。在其他测试中,研究小组通过在不同的地方切断键创造了两个不同版本的链条,其所产生的电流跟理论预测完全相符。

研究小组称,这种新量子电路的意义在于,它可以被用来研究更复杂的分子,最终可能产生新的材料、药品或催化剂。这个10原子的版本正好处于经典计算机所能模拟的极限,因此该团队的20原子量子电路计划将首次允许模拟更复杂的分子。

这项研究的首席研究员Michelle Simmons教授指出:“其他大多数量子计算架构都没有能力以亚纳米级的精度设计原子,也没有能力让原子坐得那么近。因此,这意味着现在我们可以像模仿真实的物理系统一样基于把原子放在适当的位置开始了解更多、更复杂的分子。”

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