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攻克63年难题——世界首个原子级量子集成电路诞生!

发布时间:2022-10-26 13:34:08

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据媒体报道开云体育公司SQC最近宣布制造世界上第一个原子量子集成电路。相关成果论文已在最新的《自然》杂志上发表。


澳大利亚新南威尔士大学的量子计算机物理学家团队设计了一个能够模拟小有机分子行为的原子尺度量子处理器,克服了理论物理学家理查德·费曼60年前提出的挑战。6月23日,硅量子计算(SQC)宣布创建世界上第一个原子量子集成电路。


据SQC官方网站报道,该团队于2012年宣布制造世界上第一个单原子晶体管,并提出到2023年实现原子量子集成电路。现在,这个目标已经提前实现了。


SQC团队在制造了一个原子级集成电路作为模拟量子处理器后,准确地模拟了一个小型有机聚乙炔分子的量子态,从而证明了其量子系统建模技术的有效性。原子量子态的精确控制,新处理器可以模拟分子的结构和特性,有望帮助科学家解锁未来的新材料和催化剂。


在论文中,研究人员描述了它们是如何模拟有机化合物聚乙炔的结构和能量状态的。聚乙炔是由碳和氢原子组成的重复链,其中碳之间的单键和双键交替。研究小组建立了一个由10个量子点链组成的量子集成电路,以模拟聚乙炔链中原子的精确位置,其中6个金属门控制电子在电路中的流动。


首席研究员、SQC创始人米歇尔·西蒙斯表示,选择10个原子的碳链并不是偶然的,因为它在经典计算机可以计算的大小限制下有多达1024个电子独立相互作用。如果增加到20点链,可能相互作用的数量呈指数级增长,这将使经典计算机难以解决。


在20世纪50年代,费曼提出,除非你能以相同的尺度构建材料,否则你无法理解大自然是如何工作的。这就是我们所做的,西蒙斯说。我们实际上是在自下而上构建它,通过将原子放入硅中来模拟聚乙炔分子。它的精确距离表示碳单键和碳双键。


西蒙斯认为这是一个重大突破。今天的经典计算机很难模拟相对较小的分子,因为原子之间可能有很多相互作用。SQC原子电路技术的发展将使公司及其客户能够为一系列新材料构建量子模型,无论是药物、电池材料还是催化剂。


这是一个包含经典计算机芯片上所有基本组件的电路,但体积在量子尺度上。


目前,SQC团队已经使用了原子量子集成电路,准确地模拟了小型有机聚乙炔分子的量子态,这将有助于发现和制造新材料。


值得一提的是,这也解决了著名理论物理学家理查德·费曼在1959年提出的一个问题:如果你想知道大自然是如何工作的,你必须能够控制物质在相同的尺度下,这意味着你需要在原子尺度下控制物质。


63年后的今天,新南威尔士大学教授、SQC创始人Michelesimmons带领的团队证实了费曼的猜想,并给出了这个问题的答案。


据了解,聚乙炔是一种聚合物材料,其结构包括单双键交替共轭结构,目前可用于制备太阳能电池、半导体材料和电活性聚合物。

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