量子计算从实验室走向工程实现：一种用于量子计算的分子多量子比特模型系统

量子计算从实验室走向工程实现：一种用于量子计算的分子多量子比特模型系统期刊信息：安格万特化学国际版 ，安格万德化学版更多信息：Ciarán J. Rogers等人，在光谱可寻址分子多量子比特模型系统中模拟构象灵活性，安格万特化学国际版（2022）。DOI： 10.1002/anie.202207947“在我们提出的分子系统中，不成对的电子而不是原子或光子构成了量子比特中心的基础，”Bowen解释说。“电子具有称为自旋的性质。由于自旋假设两个可叠加的量子态，因此包含多个电子自旋系统的分子可能用作量子计算的潜在多量子位系统。对于他们的分子（含有铜离子复合物，由七个铬离子和一个镍离子组成的环，以及一个硝酸盐单元），研究小组观察到电子顺磁共振（EPR）光谱中每个量子比特中心的特征信号。“提出的结果表明，单个量子比特单元可以独立且可控地处理 - 这是在量子计算中使用多量子位系统的重要先决条件 - 使用EPR，”Bowen说。与目前使用的系统相比，这种分子多量子位系统可

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分子可以成为量子计算机的有用系统，但它们必须包含可单独寻址的相互作用的量子比特中心。在Angewandte化学杂志上，一组研究人员现在已经提出了一个具有三个不同耦合量子比特中心的分子模型。该团队表示，由于每个中心都是光谱可寻址的，因此可以首次为这种分子多量子位系统开发量子信息处理（QIP）算法。

计算机使用位进行计算，而量子计算机使用量子位（或简称量子位）。虽然传统位只能表示0或1，但量子位可以同时存储两种状态。这些叠加状态意味着量子计算机可以进行并行计算，如果它使用许多量子位，它有可能比标准计算机快得多。

但是，为了使量子计算机执行这些计算，它必须能够评估和操作多量子位信息。英国曼彻斯特大学的爱丽丝·鲍恩和理查德·温佩尼的研究团队及其同事现在已经产生了一个具有几个独立量子比特单元的分子模型系统，这些单元可以被光谱检测，其状态可以通过相互作用来切换。

“在我们提出的分子系统中，不成对的电子而不是原子或光子构成了量子比特中心的基础，”Bowen解释说。“电子具有称为自旋的性质。由于自旋假设两个可叠加的量子态，因此包含多个电子自旋系统的分子可能用作量子计算的潜在多量子位系统。

对于他们的分子（含有铜离子复合物，由七个铬离子和一个镍离子组成的环，以及一个硝酸盐单元），研究小组观察到电子顺磁共振（EPR）光谱中每个量子比特中心的特征信号。“提出的结果表明，单个量子比特单元可以独立且可控地处理 - 这是在量子计算中使用多量子位系统的重要先决条件 - 使用EPR，”Bowen说。

与目前使用的系统相比，这种分子多量子位系统可以提供一些优势。迄今为止，量子比特系统主要由超导电路或单个原子或光子产生，需要广泛的冷却。分子系统可以具有包含多个量子比特单元的优势，这些单元可以很容易地通过化学合成来改变和重新配置。它们也可以在更高的温度下运行。这为量子计算提供了更便宜的机会。

更多信息：Ciarán J. Rogers等人，在光谱可寻址分子多量子比特模型系统中模拟构象灵活性，安格万特化学国际版（2022）。DOI： 10.1002/anie.202207947

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