悉尼的工程師們已經(jīng)展示了一種僅由幾個(gè)原子組成的量子集成電路。通過(guò)精確控制原子的量子狀態(tài)，這種新處理器可以模擬分子的結(jié)構(gòu)和特性從而釋放出新的材料和催化劑。新量子電路來(lái)自于新南威爾士大學(xué)(UNSW)的研究人員和一家名為Silicon Quantum Computing(SQC)的初創(chuàng)公司開(kāi)發(fā)。

它基本上指的是由嵌入硅中的10個(gè)碳基量子點(diǎn)組成，其中有6個(gè)金屬門(mén)控制電子在電路中的流動(dòng)。

這聽(tīng)起來(lái)非常簡(jiǎn)單，但關(guān)鍵在于這些碳原子以亞納米尺度的排列。相對(duì)于彼此，它們被精確地定位以此來(lái)模仿特定分子的原子結(jié)構(gòu)，并使科學(xué)家能比以往更準(zhǔn)確地模擬和研究該分子的結(jié)構(gòu)和能量狀態(tài)。

在這種情況下，他們將碳原子排列成有機(jī)化合物聚乙炔的形狀，聚乙炔是由碳原子和氫原子的重復(fù)鏈組成，它們之間有一個(gè)交替的單碳和雙碳鍵。為了模擬這些鍵，研究小組將碳原子放置在不同的距離上。

接下來(lái)，研究人員通過(guò)電路運(yùn)行電流以此來(lái)檢查它是否會(huì)跟天然聚乙炔分子的特征相匹配--果然，它做到了。在其他測(cè)試中，研究小組通過(guò)在不同的地方切斷鍵創(chuàng)造了兩個(gè)不同版本的鏈條，其所產(chǎn)生的電流跟理論預(yù)測(cè)完全相符。

研究小組稱(chēng)，這種新量子電路的意義在于，它可以被用來(lái)研究更復(fù)雜的分子，最終可能產(chǎn)生新的材料、藥品或催化劑。這個(gè)10原子的版本正好處于經(jīng)典計(jì)算機(jī)所能模擬的極限，因此該團(tuán)隊(duì)的20原子量子電路計(jì)劃將首次允許模擬更復(fù)雜的分子。

這項(xiàng)研究的首席研究員Michelle Simmons教授指出：“其他大多數(shù)量子計(jì)算架構(gòu)都沒(méi)有能力以亞納米級(jí)的精度設(shè)計(jì)原子，也沒(méi)有能力讓原子坐得那么近。因此，這意味著現(xiàn)在我們可以像模仿真實(shí)的物理系統(tǒng)一樣基于把原子放在適當(dāng)?shù)奈恢瞄_(kāi)始了解更多、更復(fù)雜的分子。”