UNSW科研天团再创突破!世界首个原子级集成电路诞生!

UNSW科研天团再创突破!UNSW的量子物理研究中心的一位物理学家博士指导研究人员成功制造了一个能模拟有机小分子行为的原子级量子计算处理器。

不仅获得诺贝尔物理学奖了理论物理学家理查德和阿尔伯特费曼在大概60周内就可以完成诺贝尔物理学奖提出的挑战,还比他们自己的原定计划提前了一年半的时间实现。

它标志着打造世界首台量子计算机系统的研发和通信系统设计过程中取得的重大进展,体现了UNSW科研团队在控制硅中电子和原子量子态的核心技术方面具有前所未有的精湛能力。

在已发表于《自然》期刊的论文中,UNSW硅生物医学和高分子材料科学与技术公司的科学与技术公司的科学家和工程师们描述了他们是如何模拟聚乙炔这一有机化合物的物理特性和能量状态的。

聚乙炔由碳原子和氢原子的重复结构所组成,存在明显的单双碳键和氢键相互作用。

科学家们造了一种主要是由包含超过1000个量子点的原子量子线和基本粒子组成的量子集成电路,用代表单双氢键和碳-碳键的精准数据进行量子校正之后把原子放入硅中,以这种自下而上的方式生成了聚乙炔分子。

“理查德·费曼曾在上世纪50年代时就说过,除非你能以同等的尺度来构建物质,否则将无法真正地了解整个自然是如何运作的。这正是我们在做的每一项工作。”团队的创始人、卓越教师的米歇尔·西蒙斯(Michelle Simmons)说道。

而选择包含10个原子间完全不同结构的碳链并非偶然,系统中有了超过1024个原子之间的电子相互作用,这是在传统计算机能够可以处理可见光和微波的范围的范围之内的。

如果将其增加至20,则有可能使相互作用的数量呈几何数量的指数级增加,导致相互作用的相关系数使得计算机不能完成相关系数的计算。

“我们已接近了人类和计算机的能力极限,即将踏入数字化和信息化的世界。它意味着,我们现在能制造更大的超出传统计算机建模能力的装置,研究那些之前已经被已经确认和测试过的分子。我们将有能力用不同的方式来看待这个世界,从根本上了解大自然的运作和自然法则。”

这一技术实现重大突破的一大关键和独特之处就是其升级量子信息传输的电路设计上,电路中使用了更少的组件来控制量子位——量子信息的基本基础理论知识。

米歇尔·西蒙斯科研项目的创始人解释道,“在量子实验或是设计计算机辅助操作系统当中的时候,你需要某种东西来创造的一个量子位,需要装置一个固定范围内存在的一个多个粒子或是量子结构来形成量子态。在我们的系统中,电子元件的存在本身就能创造量子位,所以电路所需要用到的元件就不需要电子元件。我们只需要6个主动装置组件来控制电子,但需要增加主动装置组件的数量。而大多数量子粒子计算机的架构都需要几乎双倍或更多的数量来使整个系统的计算能力更强大。”

更少的组件,紧密的排列,从很大程度上减少了对量子态的干扰,使量子系统可以在原有有的空间进行升级扩展,构成一个更加复杂强大的量子系统。

克里斯蒂安·约翰逊教授自豪地将这一突破视为自己职业生涯迄今为止的最大成就。

“这是此前很少有人做成的事情。而令我们这种需求逐渐成熟并走向商业化的过程激动的是,如果对比传统计算机的发展进程,我们预计在未来5或6年内,就应该能通过网络和计算机互联网这种方式向信息技术的转化。”

UNSW校长阿提拉约翰尼斯布朗斯教授(Attila Brungs)盛赞这一科研突破创造了新科技革命。

这不仅仅是离unsw成功研发出世界首台量子计算机的计划更近一步,它同时也巩固了UNSW在量子技术领域的「领军人」的地位。

澳大利亚工业及科学理工学院院长艾德·胡洛宾教授和科学院院长罗伯特也在宣布了这一好消息时来访UNSW校园,并见证了这一历史性工程项目的成功举办。

除了对UNSW的毕业生们的大加赞赏,他还强调:

澳大利亚人口仅占全球人口的0.3%,但量子人口的占全球人口比却超过了全球的4.2%;

澳大利亚科研人员的量子技术研究被引用的次数超过了全球平均水平的一半以上;

11所澳大利亚大学的生物科学和工程技术研究排名在qs网站的标准中位列前茅。

为促进澳大利亚量子计算行业的持续蓬勃发展,澳大利亚政府将资助大学每年高达20万澳元;资助近20多万澳元的科研经费和一系列个量子计算方面的研究领域的国际交流合作项目以及项目和研究生培训计划,支持大学建立广泛的科研及教育合作伙伴关系。

期待今年下半年UNSW校友与研究人员们的下一个量子科研突破,期待量子计算机的早日问世!