北京时间6月23日消息（余予）澳大利亚量子计算制造商Silicon Quantum Computing (SQC)今天宣布推出世界上第一个在原子尺度上制造的量子集成电路。
据SQC透露，该团队在2012年宣布制造了世界上第一个单原子晶体管，并提出到2023年实现原子级量子集成电路的目标，实际上提前两年达成了。
SQC团队使用这种量子处理器准确地模拟了一个小的有机聚乙炔分子的量子态——最终证明了该公司量子系统建模技术的有效性。
SQC创始人Michelle Simmons（图源：SQC）
“这是一个重大突破，”SQC创始人Michelle Simmons表示，“由于原子之间可能存在大量相互作用，如今的经典计算机甚至难以模拟相对较小的分子。SQC原子级电路技术的开发将使公司及其客户能够为一系列新材料构建量子模型，无论是药物、电池材料还是催化剂。用不了多久，我们就可以开始发现以前从未存在过的新材料。”
这一结果也极大地验证了SQC的原子制造能力。为了构建处理器，SQC必须在单个设备中集成多个原子组件，这是在其位于澳大利亚悉尼的世界级工厂中完成的。
“该设备的精密度验证了SQC专注于质量而不是数量的技术策略。我们创造了一种极其精确的制造技术，为一个全新的世界打开了大门。这是朝着构建商用量子计算机迈出的一大步，”Michelle Simmons表示。
Silicon Quantum Computing主席tephen Menzies对此表示赞同，并指出了公司在实现技术里程碑方面的悠久历史。
“借助量子硬件等关键和新兴技术，利益相关者从技术团队实现既定里程碑的能力中获得了巨大的信心。提前两年达到这样一个里程碑是一种胜利。”
“SQC的工程师现在正在扩展技术以解决更多与工业相关的分子，作为一家企业，我们期待发展有针对性的行业合作伙伴关系，以满足他们的模拟需求。”Menzies说。
突破性的量子处理器满足了扩展量子计算硬件的严格要求。它代表了实现公司交付纠错处理器目标的重要技术里程碑。
工业和科学部长Hon Ed Husic评论这一成果称，“SQC在量子计算方面的突破是一个重大新闻，也是对当地技术质量的一个极好的反映。它为支持我们世界级行业的新兴技术提供了一条清晰的途径。”
什么激发了这项研究和突破性发现？
这一原子级集成电路的里程碑是Simmons领导的20 年研究的结晶。它解决了理论物理学先驱理查德·费曼（Richard Feynman）教授在他1959年著名的讲座《Plenty of Room at the Bottom》中提出的难题。
在讲座中，费曼断言，如果你想了解自然是如何运作的，那么你必须能够在构造物质的相同长度尺度上控制物质——也就是说，你必须能够在原子的长度尺度上控制物质。在费曼首次提出这一基础理论63年后，Simmons和她的团队证明了这一猜想，并使用硅中的原子组件构建了一个集成电路。
SQC是如何做到的？
通过以亚纳米精度将原子置于硅中，SQC团队能够模拟聚乙炔链的单碳键和双碳键。
首先，从硅晶片开始，他们设计了磷原子的小点（称为“量子点”），其尺寸和间距严格一致，以模拟分子中碳原子的键和能级。
其次，使用纳米级精度，他们还添加了六个控制电极（G1-G6），以单独调整每个点的能级，并共同调整所有10个量子点，以完全控制电子在聚乙炔链中的位置。通过添加源极 (S) 和漏极 (D) 引线，他们可以测量当电子通过10量子点链时通过设备的电流。
除此之外，通过将聚乙炔模型嵌入到原子级设备中，并测量通过它的电流，他们表明该设备的表现与预测的一样出色的聚乙炔模型——包括观察同时存在于两个地方的电子。
据SQC称，其在原子级精密制造和控制方面的领先地位使其能够在其位于悉尼新南威尔士大学的内部制造设施中构建模拟量子处理器。SQC团队目前专注于扩大其在澳大利亚的硬件设备制造，以承担传统计算机无法执行的繁重计算任务。
同时，这一重大成就进一步反映了SQC在实现里程碑方面的长期、持续记录。在任何不具备这种精度的系统中都无法实现结果，并证明SQC的量子硬件可以很好地扩展。SQC现在正在研究更大的设备，并对更复杂的工业相关分子进行建模。
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