據(jù)發(fā)表在《自然》雜志上的論文,，澳大利亞新南威爾士大學(xué)量子計(jì)算機(jī)物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)原子尺度的量子處理器,，能夠模擬小有機(jī)分子的行為，攻克了大約60年前理論物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼提出的挑戰(zhàn),。該校初創(chuàng)企業(yè)“硅量子計(jì)算”公司（SQC）6月23日宣布創(chuàng)造出世界上第一個(gè)原子級(jí)量子集成電路,。

據(jù)SQC官網(wǎng)介紹，該團(tuán)隊(duì)2012年宣布制造出世界上第一個(gè)單原子晶體管,，并提出到2023年實(shí)現(xiàn)原子級(jí)量子集成電路?，F(xiàn)在，該目標(biāo)提前實(shí)現(xiàn)了,。

在制造出用作模擬量子處理器的原子級(jí)集成電路后,，SQC團(tuán)隊(duì)用這種量子處理器精確地模擬了一個(gè)小的有機(jī)聚乙炔分子的量子態(tài)，從而證明了他們的量子系統(tǒng)建模技術(shù)的有效性,。通過精確控制原子的量子態(tài),，新處理器可模擬分子的結(jié)構(gòu)和特性，有望幫助科學(xué)家“解鎖”未來的全新材料和催化劑,。

在論文中,，研究人員描述了他們是如何模擬有機(jī)化合物聚乙炔的結(jié)構(gòu)和能量狀態(tài)的,。聚乙炔是一種由碳和氫原子組成的重復(fù)鏈,，其中碳碳之間單雙鍵交替,。研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)由10個(gè)量子點(diǎn)鏈組成的量子集成電路，以模擬聚乙炔鏈中原子的精確位置,，其中有6個(gè)金屬門控制電子在電路中的流動(dòng),。

首席研究員、SQC創(chuàng)始人米歇爾·西蒙斯稱,，選擇10個(gè)原子的碳鏈并非偶然,，因?yàn)樗诮?jīng)典計(jì)算機(jī)能夠計(jì)算的大小限制之內(nèi)，該系統(tǒng)中電子的獨(dú)立相互作用多達(dá)1024個(gè),。若增加到20點(diǎn)鏈,，則可能的相互作用的數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增加，這將使經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以求解,。

“在20世紀(jì)50年代,，費(fèi)曼提出，除非你能以相同的尺度構(gòu)建物質(zhì),，否則你無法理解大自然是如何運(yùn)作的,。”西蒙斯說,，“這就是我們?cè)谧龅氖虑?，我們?shí)際上是在自下而上構(gòu)建它，通過將原子放入硅中來模擬聚乙炔分子,，其精確的距離表示碳碳單鍵和碳碳雙鍵,。”

西蒙斯認(rèn)為,，這是一個(gè)重大突破,。由于原子之間可能存在大量的相互作用，今天的經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以模擬相對(duì)較小的分子,。SQC原子級(jí)電路技術(shù)的開發(fā)將使該公司及其客戶能夠?yàn)橐幌盗行虏牧蠘?gòu)建量子模型,，無論這些新材料是藥品、電池材料還是催化劑,。