世界上第一个原子量子集成电路推出

根据《自然》杂志上发表的论文，新南威尔士大学的一个量子计算机物理学家团队设计了一个原子级量子处理器，可以模拟有机小分子的行为，克服了理论物理学家richard feynman在大约60年前提出的挑战。该校初创公司“硅量子计算”(SQC)于6月23日宣布创造出世界上第一个原子量子集成电路。

据SQC官网报道，该团队于2012年宣布制造出世界上第一个单原子晶体管，并提出在2023年前实现原子级量子集成电路。现在，这个目标已经提前实现了。

在制造出用作模拟量子处理器的原子级集成电路后，SQC团队用这种量子处理器精确模拟了一个有机聚乙炔小分子的量子态，从而证明了他们量子系统建模技术的有效性。通过精确控制原子的量子态，新处理器可以模拟分子的结构和特性，有望在未来帮助科学家“解锁”新材料和催化剂。

在这篇论文中，研究人员描述了他们如何模拟聚乙炔(一种有机化合物)的结构和能量状态。聚乙炔是由碳和氢原子组成的重复链，其中单键和双键在碳和碳之间交替。研究团队构建了一个由10个量子点链组成的量子集成电路，来模拟聚乙炔链中原子的精确位置，其中6个金属门控制电路中电子的流动。

SQC的首席研究员和创始人米歇尔西蒙斯(Michelle Simmons)表示，选择10个原子的碳链不是偶然的，因为它在经典计算机可以计算的大小限制范围内，并且在这个系统中有多达1024个电子的独立相互作用。如果增加到20点链，可能的相互作用次数会成倍增加，经典计算机很难求解。

“在20世纪50年代，费曼提出，除非你能在相同的尺度上构建物质，否则你就无法理解大自然是如何运作的。”西蒙斯说，“这就是我们正在做的。我们实际上是在自下而上地构建它，通过将原子放入硅中来模拟聚乙炔分子，它的精确距离代表碳碳单键和碳碳双键。”

西蒙斯认为这是一个重大突破。因为原子之间可能存在大量的相互作用，所以今天的经典计算机很难模拟相对较小的分子。SQ原子电路技术的发展将使该公司及其客户能够为一系列新材料建立量子模型，无论是药物，电池材料还是催化剂。