銅化合物將作為有前途的量子計算單元！

量子計算機可以極大地增強IT系統的能力，給全世界帶來重大變化。然而要真正製造出這樣一種裝置，還有很長的路要走，因為目前還不可能將現有的分子概念以一種實際的方式轉化為技術。這並沒有阻止世界各地研究人員開發和優化針對單個組件的新想法。

知乎@博科園

德國耶拿弗里德里希席勒大學的化學家們現在已經合成出一種分子：可以在量子計算機中執行計算單元功能，其研究發表在最新一期的《化學通訊》上。耶拿大學的溫弗里德·普拉斯教授說：要想把分子用作量子（量子計算機中基本的信息單位）它需要有足夠長的自旋態，這種自旋態可以從外部操縱。這意味著分子電子相互作用的自旋形成的狀態，也就是自旋狀態，必須足夠穩定，以便人們能夠輸入和讀出信息。

博科園-科學科普：這種分子被稱為配位化合物，包括有機和金屬兩部分，有機材料形成了一個框架，金屬離子以一種非常特殊的方式被放置在其中，在例子中，這是一個三核銅絡合物。它的特別之處在於，在分子內部，銅離子形成了一個精確的等邊三角形。只有這樣，三個銅原子核的電子自旋才能如此強烈地相互作用，使分子形成一種自旋狀態，這使它成為一個可以從外部操縱的量子位。儘管我們在理論上已經知道我們的分子應該是什麼樣，但是這種合成仍然是一個相當大的挑戰，特別是實現等邊三角形定位是困難的，因為必須使分子結晶才能精確地表徵它。

耶拿大學的博士生本傑明·金采爾正在研究一種新型分子晶體的實驗室容器，這種新型分子可能被用於量子計算機。圖片：Jan-Peter Kasper/FSU

很難預測這種粒子在晶體中的行為，然而通過使用各種不同的化學工具和微調程序，研究人員成功地達到了預期的結果。根據理論預測，與其他量子位相比，耶拿製造的分子提供了一個額外的基本優勢。我們銅化合物的理論構建計劃提供了利用電場可以在分子水平上控制其自旋狀態，到目前為止，磁場主要被使用，但有了磁場，你就不能只關注單個分子了。」英國牛津的一個研究小組該公司正與耶拿的化學家合作，目前正在耶拿大學(University of Jena)進行實驗，研究這種分子合成的特性。