澳大利亚科学家日前创造了世界上第一个量子计算机电路，它包含了经典计算机芯片中所有的基本组件，但处于量子规模。
近日发表在《自然》期刊上的这一里程碑式的发现，是经过九年时间的酝酿。
资深作家、量子物理学家Michelle Simmons是硅量子计算公司的创始人，同时也是新南威尔士大学量子计算和通信技术卓越中心的主任，她和她的团队不仅创造了一个功能量子处理器，他们还成功地通过模拟一个小分子来测试它，其中每个原子都有多个量子态——这是传统计算机难以实现的。
这表明离最终使用量子处理能力来了解我们周围的世界更近了一步，即使是在最微小的规模，在最新的发明之前，该团队在2012年创造了第一个量子晶体管。
为了实现量子计算的这一飞跃，研究人员使用了超高真空中的扫描隧道显微镜，以亚纳米的精度放置量子点，每个量子点的位置必须恰到好处，这样电路才能模拟电子在聚乙炔分子中单键和双键碳链上跳跃的方式。
最棘手的部分是弄清楚：每个量子点中究竟应该有多少个磷原子；每个量子点究竟应该相隔多远；然后设计一台机器，可以将小量子点以完全正确的排列方式放入硅芯片中，研究人员说，如果量子点太大，两个点之间的相互作用就会变得太大而无法独立控制它们，如果这些点太小，那么就会产生随机性，因为每一个额外的磷原子都可以从根本上改变向点添加另一个电子所需的能量，最终的量子芯片包含10个量子点，每个都由少量的磷原子组成，通过在量子点之间放置比单碳键更小的距离来模拟双碳键。
选择聚乙炔是因为它是一个众所周知的模型，因此可以用来证明计算机正确地模拟了电子在分子中的运动，之所以需要量子计算机，是因为经典计算机无法模拟大分子，它们实在是太复杂了。
例如，要创建一个具有41个原子的青霉素分子的模拟，一台传统计算机将需要1086个晶体管，这是“比可观测宇宙中的原子还多的晶体管”，对于量子计算机来说，它只需要一个带有286量子比特的处理器，由于科学家们目前对分子在原子尺度上如何运作的能见度有限，因此在创造新材料方面有很多猜测工作，Simmons说:“制造高温超导体一直是我们追求的目标之一，人们只是不知道它的工作机制。”
量子计算的另一个潜在应用是研究人工光合作用，以及光如何通过有机反应链转化为化学能，量子计算机可以帮助解决的另一个大问题是肥料的制造。目前，在铁催化剂存在的高温高压条件下，三重氮键被打破，以产生用于肥料的固定氮，找到一种不同的催化剂，可以更有效地制造肥料，可以节省大量的资金和能源。
仅仅九年时间就从量子晶体管发展到电路，这一成就模仿了传统计算机发明者设定的路线图，第一个经典的计算机晶体管产生于1947年，第一个集成电路建于1958年，这两项发明相距11年，Simmons的团队提前两年完成了这一飞跃。
相关链接
https://www.sciencealert.com/a-huge-step-forward-in-quantum-computing-was-just-announced-the-first-ever-quantum-circuit
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