當?shù)貢r間6月23日，澳大利亞硅量子計算公司SQC宣布制造出世界上第一個原子級量子集成電路。

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擬量子處理器運行。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年以后實現(xiàn)原子級量子集成電路的目標。

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，那么就必須能夠控制物質(zhì)在與其構(gòu)成的相同尺度下進行研究，這意味著需要在原子尺度下控制物質(zhì)。

63年后的今天，由新南威爾士大學教授、SQC創(chuàng)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，利用硅中的原子組成，構(gòu)建了世界上首個原子級量子集成電路。

Michelle Simmons，圖片來自SQC

要實現(xiàn)前述原子級的量子集成電路，SQC需要實現(xiàn)三項原子級技術(shù)：第一，制造出尺寸一致的量子點，使其能級一致，電子可以輕易地穿過其中；第二，單獨調(diào)整每個量子點的能級，也可以集體調(diào)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，以便電子在鏈上進行量子相干傳輸。

目前，SQC團隊已經(jīng)使用原子級量子集成電路，精確地模擬了一個小型有機聚乙炔分子的量子態(tài)，這將有助于發(fā)現(xiàn)和制造新材料。聚乙炔是一種聚合物材料，其結(jié)構(gòu)包括單雙鍵交替的共軛結(jié)構(gòu)，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(guān)成果論文6月22日發(fā)表在《自然》(Nature)。

聚乙炔結(jié)構(gòu)圖

“這是一項重大突破，”SQC創(chuàng)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(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)的發(fā)展將使公司及客戶能夠為一系列新材料構(gòu)建量子模型，包括藥物、電池材料和催化劑。不久之后，我們就可以開始實現(xiàn)之前沒有的新材料?！?/p>

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?！霸O備的高精度證實了SQC專注于質(zhì)量而非數(shù)量的技術(shù)策略?！盨immons說，“我們創(chuàng)造了一種極其精密的制造技術(shù)，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?！?/p>

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(shù)，以解決更多與工業(yè)相關(guān)的分子研究問題。