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世界第一個光量子芯片

生活更新时间:2024-09-09 22:00:10

澎湃新聞記者王蕙蓉

當地時間6月23日，澳大利亞矽量子計算公司SQC宣布制造出世界上第一個原子級量子集成電路。

世界第一個光量子芯片（首個原子級量子集成電路誕生）1

在掃描隧道顯微鏡下的SQC原子級量子集成電路圖像，圖片來自論文

前述集成電路作為模拟量子處理器運行。2012年，SQC公司曾宣布制造出世界上第一個單原子晶體管，并提出在10年以後實現原子級量子集成電路的目标。

1959年，著名理論物理學家理查德·費曼提出了一個難題：如果想了解自然是如何運作的，那麼就必須能夠控制物質在與其構成的相同尺度下進行研究，這意味着需要在原子尺度下控制物質。

63年後的今天，由新南威爾士大學教授、SQC創始人Michelle Simmons帶領的團隊證實了費曼的猜想，并解開了這一難題，利用矽中的原子組成，構建了世界上首個原子級量子集成電路。

世界第一個光量子芯片（首個原子級量子集成電路誕生）2

Michelle Simmons，圖片來自SQC

要實現前述原子級的量子集成電路，SQC需要實現三項原子級技術：第一，制造出尺寸一緻的量子點，使其能級一緻，電子可以輕易地穿過其中；第二，單獨調整每個量子點的能級，也可以集體調整全部量子點的能級，以控制量子信息的傳輸；第三，在亞納米的精度上控制量子點之間的距離，使其距離足夠近，同時保持獨立，以便電子在鍊上進行量子相幹傳輸。

目前，SQC團隊已經使用原子級量子集成電路，精确地模拟了一個小型有機聚乙炔分子的量子态，這将有助于發現和制造新材料。聚乙炔是一種聚合物材料，其結構包括單雙鍵交替的共轭結構，目前可用于制備太陽能電池、半導體材料和電活性聚合物等。相關成果論文6月22日發表在《自然》(Nature)。

世界第一個光量子芯片（首個原子級量子集成電路誕生）3

聚乙炔結構圖

“這是一項重大突破，”SQC創始人Michelle Simmons表示，“由于原子之間可能存在大量相互作用，如今的經典計算機難以模拟相對較小的分子。SQC原子級電路技術的發展将使公司及客戶能夠為一系列新材料構建量子模型，包括藥物、電池材料和催化劑。不久之後，我們就可以開始實現之前沒有的新材料。”

為了制造原子級量子集成電路，SQC必須在一個設備中集成多個原子組件。“設備的高精度證實了SQC專注于質量而非數量的技術策略。”Simmons說，“我們創造了一種極其精密的制造技術，打開了一個全新的世界。這是邁向商用量子計算機的一大步。”

SQC董事長Stephen Menzies表示公司的工程師們目前正在擴展前述技術，以解決更多與工業相關的分子研究問題。

責任編輯：李躍群

校對：劉威

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