澳大利亞量子計算制造商SQC宣布推出世界首個原子級量子集成電路

北京時間6月23日消息（余予）澳大利亞量子計算制造商Silicon Quantum Computing (SQC)今天宣布推出世界上第一個在原子尺度上制造的量子集成電路。

據SQC透露，該團隊在2012年宣布制造了世界上第一個單原子晶體管，并提出到2023年實現(xiàn)原子級量子集成電路的目標，實際上提前兩年達成了。

SQC團隊使用這種量子處理器準確地模擬了一個小的有機聚乙炔分子的量子態(tài)——最終證明了該公司量子系統(tǒng)建模技術的有效性。

SQC創(chuàng)始人Michelle Simmons（圖源：SQC）

“這是一個重大突破，”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，如今的經典計算機甚至難以模擬相對較小的分子。SQC原子級電路技術的開發(fā)將使公司及其客戶能夠為一系列新材料構建量子模型，無論是藥物、電池材料還是催化劑。用不了多久，我們就可以開始發(fā)現(xiàn)以前從未存在過的新材料。”

這一結果也極大地驗證了SQC的原子制造能力。為了構建處理器，SQC必須在單個設備中集成多個原子組件，這是在其位于澳大利亞悉尼的世界級工廠中完成的。

“該設備的精密度驗證了SQC專注于質量而不是數量的技術策略。我們創(chuàng)造了一種極其精確的制造技術，為一個全新的世界打開了大門。這是朝著構建商用量子計算機邁出的一大步，”Michelle Simmons表示。

Silicon Quantum Computing主席tephen Menzies對此表示贊同，并指出了公司在實現(xiàn)技術里程碑方面的悠久歷史。

“借助量子硬件等關鍵和新興技術，利益相關者從技術團隊實現(xiàn)既定里程碑的能力中獲得了巨大的信心。提前兩年達到這樣一個里程碑是一種勝利。”

“SQC的工程師現(xiàn)在正在擴展技術以解決更多與工業(yè)相關的分子，作為一家企業(yè)，我們期待發(fā)展有針對性的行業(yè)合作伙伴關系，以滿足他們的模擬需求。”Menzies說。

突破性的量子處理器滿足了擴展量子計算硬件的嚴格要求。它代表了實現(xiàn)公司交付糾錯處理器目標的重要技術里程碑。

工業(yè)和科學部長Hon Ed Husic評論這一成果稱，“SQC在量子計算方面的突破是一個重大新聞，也是對當地技術質量的一個極好的反映。它為支持我們世界級行業(yè)的新興技術提供了一條清晰的途徑。”

什么激發(fā)了這項研究和突破性發(fā)現(xiàn)？

這一原子級集成電路的里程碑是Simmons領導的20 年研究的結晶。它解決了理論物理學先驅理查德·費曼（Richard Feynman）教授在他1959年著名的講座《Plenty of Room at the Bottom》中提出的難題。

在講座中，費曼斷言，如果你想了解自然是如何運作的，那么你必須能夠在構造物質的相同長度尺度上控制物質——也就是說，你必須能夠在原子的長度尺度上控制物質。在費曼首次提出這一基礎理論63年后，Simmons和她的團隊證明了這一猜想，并使用硅中的原子組件構建了一個集成電路。

SQC是如何做到的？

通過以亞納米精度將原子置于硅中，SQC團隊能夠模擬聚乙炔鏈的單碳鍵和雙碳鍵。

首先，從硅晶片開始，他們設計了磷原子的小點（稱為“量子點”），其尺寸和間距嚴格一致，以模擬分子中碳原子的鍵和能級。

其次，使用納米級精度，他們還添加了六個控制電極（G1-G6），以單獨調整每個點的能級，并共同​​調整所有10個量子點，以完全控制電子在聚乙炔鏈中的位置。通過添加源極 (S) 和漏極 (D) 引線，他們可以測量當電子通過10量子點鏈時通過設備的電流。

除此之外，通過將聚乙炔模型嵌入到原子級設備中，并測量通過它的電流，他們表明該設備的表現(xiàn)與預測的一樣出色的聚乙炔模型——包括觀察同時存在于兩個地方的電子。

據SQC稱，其在原子級精密制造和控制方面的領先地位使其能夠在其位于悉尼新南威爾士大學的內部制造設施中構建模擬量子處理器。SQC團隊目前專注于擴大其在澳大利亞的硬件設備制造，以承擔傳統(tǒng)計算機無法執(zhí)行的繁重計算任務。

同時，這一重大成就進一步反映了SQC在實現(xiàn)里程碑方面的長期、持續(xù)記錄。在任何不具備這種精度的系統(tǒng)中都無法實現(xiàn)結果，并證明SQC的量子硬件可以很好地擴展。SQC現(xiàn)在正在研究更大的設備，并對更復雜的工業(yè)相關分子進行建模。

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