據發(fā)表在 《自然》雜志上的論文，澳大利亞新南威爾士大學(xué)量子計算機物理學(xué)家團隊設計了一個(gè)原子尺度的量子處理器，能夠模擬小有機分子的行為，攻克了大約60年前理 論物理學(xué)家理查德·費曼提出的挑戰。該校初創(chuàng )企業(yè)“硅量子計算”公司（SQC）6月23日宣布創(chuàng )造出世界上第一個(gè)原子級量子集成電路。
據SQC官網(wǎng)介紹，該團隊2012年宣布制造出世界上第一個(gè)單原子晶體管，并提出到2023年實(shí)現原子級量子集成電路?，F在，該目標提前實(shí)現了。
在制造出用作模擬量子處理器的原子級集成電路后，SQC團隊用這種量子處理器精確地模擬了一個(gè)小的有機聚乙炔分子的量子態(tài)，從而證明了他們的量子系統建模 技術(shù)的有效性。通過(guò)精確控制原子的量子態(tài)，新處理器可模擬分子的結構和特性，有望幫助科學(xué)家“解鎖”未來(lái)的全新材料和催化劑。
在論文中，研究人員描述了他們是如何模擬有機化合物聚乙炔的結構和能量狀態(tài)的。聚乙炔是一種由碳和氫原子組成的重復鏈，其中碳碳之間單雙鍵交替。研究團隊 構建了一個(gè)由10個(gè)量子點(diǎn)鏈組成的量子集成電路，以模擬聚乙炔鏈中原子的精確位置，其中有6個(gè)金屬門(mén)控制電子在電路中的流動(dòng)。
首席研究員、SQC創(chuàng )始人米歇爾·西蒙斯稱(chēng)，選擇10個(gè)原子的碳鏈并非偶然，因為它在經(jīng)典計算機能夠計算的大小限制之內，該系統中電子的獨立相互作用多達1024個(gè)。若增加到20點(diǎn)鏈，則可能的相互作用的數量呈指數級增加，這將使經(jīng)典計算機難以求解。
“在20世紀50年代，費曼提出，除非你能以相同的尺度構建物質(zhì)，否則你無(wú)法理解大自然是如何運作的?！蔽髅伤拐f(shuō)，“這就是我們在做的事情，我們實(shí)際上是在自下而上構建它，通過(guò)將原子放入硅中來(lái)模擬聚乙炔分子，其精確的距離表示碳碳單鍵和碳碳雙鍵?！?/p>
西蒙斯認為，這是一個(gè)重大突破。由于原子之間可能存在大量的相互作用，今天的經(jīng)典計算機難以模擬相對較小的分子。SQC原子級電路技術(shù)的開(kāi)發(fā)將使該公司及其客戶(hù)能夠為一系列新材料構建量子模型，無(wú)論這些新材料是藥品、電池材料還是催化劑。