我真的很想看到那一刻冷分子模拟分子,”哈佛大学理论化学家说艾伦Aspuru-Guzik在新奥尔良的美国化学学会会议上。现在,研究人员已经创造了第一个分子可以作为量子比特的量子计算类似物——(这一刻可能不会太遥远。
世界看起来很古典,但量子力学的基本规则,”杜克大学的工程师和化学家说肯尼斯·布朗。了解药物结合酶或化学催化剂如何转换,科学家需要模拟的量子行为。量子计算机可以承担这个任务没有所需的数学快捷键和近似在经典计算中,但是有一个结。建立量子计算机是很困难的。
在量子计算机的基本单位信息,量子位的量子对象可以存在于一个状态称为叠加。“是什么让一个量子位特殊的是,它不存在于向上或向下状态(经典位),但在每一个可能的组合状态,上下的解释道丹娜弗里德曼,从西北大学量子信息化学家,我们。
目前努力构建量子位仍然依靠传统的计算机技术。弗里德曼和她的团队正在量子位的有机金属分子。她设想扩展网络这样的分子,例如有机框架的形式——可能最终推动量子计算机。
保持安静
弗里德曼的量子位(IV)钒配合物分子的选择。过渡金属的未配对电子的传送单元。其余的分子只是试图尽可能安静的-在量子计算。“我们试图消除退相干的来源,这是崩溃的事情叠加状态,“弗里德曼解释道。
保持量子叠加足够长的时间来让他们执行逻辑功能并不容易。你需要什么东西,你也可以说话,但这并不跟环境——这是困难的部分,”布朗说。IBM的20-qubit处理器保持在极低的温度,以避免热运动摧毁脆弱超导电路的叠加。
分子量子位,核自旋退相干问题的来源。核自旋是像一个微小的条形磁铁。人字拖对电子自旋和他们抹去彼此的信息,”弗里德曼说。她的团队因此钒低核自旋中心原子周围如硫、碳和氧。
团队的寿命最长量子位,螺旋桨钒三羟甲基氨基甲烷(dithiolate) -液保持在10 k叠加近1毫秒。的一个很好的时间执行一个操作,”弗里德曼评论。布朗对此表示赞同,称这种相干时间真的很了不起。
连接量子比特
然而,没有量子位的会与许多相互作用的原子模拟大分子。为此,处理器需要由一个数组的量子位一起工作作为一个系统。“丹娜做了伟大的工作表明,她真的可以改善单量子位的性质,”布朗说。‘对我来说,展示是否长期工作,是当她一起去,把两个量子位元。”
这是一个巨大的挑战,但我认为配位化学是适合,”弗里德曼说。“我们知道如何打开和关闭耦合;我们了解如何创建从一个原子化学桥到另一个。意识到这些量子位阵列交互的一种方式,表明弗里德曼,会像有机框架。
但首先,弗里德曼和她的团队想要改变他们的设置和宣读他们的量子位。而不是使用磁或微波脉冲,她希望创建分子使用光学频率作为输入和输出信号。
什么时候量子计算机将首先解决一个问题,一个古典电脑斗争,弗里德曼认为它将很快。但之间有一个大步[这]和一个健壮的、真正普遍的量子计算机,”她警告说。“这可能是几十年。”
然而,Aspuru-Guzik说,人们应该“非常兴奋”。他认为在20年,量子计算机能够模拟小分子。
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