​科学家成功制造开发世界首个原子级量子集成电路

随着科技快速发展，集成电路逐渐从小型化、智能化、功能化方面发展，芯片内置的晶体管数量也开始翻倍增长，目前数量高达几百亿以上，高速度的增长必然将达到摩尔定律的物理极限，业界人士认为量子集成电路是最有效最快速的解决方法，但由于技术限制，至今仍未有量子集成电路推广应用。

近日，来自澳大利亚新南威尔士大学和硅量子计算公司SQC组成的科学团队，宣布成功制造出世界上首个原子级量子集成电路。据了解，这是一个包含经典计算机芯片上所有基本组件的电路，但体量是体现在量子尺度上，它能够模拟小有机分子的行为。

同时，该量子集成电路的创新突破，成功攻克63年前著名理论物理学家理查德·费曼提出的挑战：如果想了解自然是如何运作的，那么就必须能够控制物质在与其构成的相同尺度下进行研究，这意味着需要在原子尺度下控制物质。

在实验上，科学团队成功用该种量子集成电路精确地模拟了一个小的有机聚乙炔分子的量子态，从而证明了该量子系统建模技术的有效性。该量子集成电路可精确控制原子的量子态，可用于模拟分子的结构和特性，有望帮助科学家“解锁”未来的全新材料和催化剂。

之所以选择聚乙炔作为研究对象，这是由于聚乙炔是一种由碳和氢原子组成的重复链，其中碳碳之间单双建交替，研究团队制作一个由10个量子点链组成的量子几成定阿鲁，以模拟聚乙炔链中原子的精确位置，其中有6个金属门控制电子在电路中的流动。

作为科学团队的首席研究员、SQC创始人，米歇尔·西蒙斯表示选择10个原子的碳链并非偶然，这是因为它在静电计算机能够计算的大小限制之内。该系统中电子的独立相互作用多达1024个。若增加到20点链，则可能的相互作用的数量呈指数级增加，这将使经典计算机难以求解。

该项研究及具体细节已整理发表在知名学术杂志《自然》上。