量子计算机可以极大地提高IT系统的功能，从而在全球范围内带来重大变化。然而，在实际构建这样的设备之前还有很长的路要走，因为还不可能以现实的方式将现有的分子概念转化为技术。这并没有使世界各地的研究人员远离开发和优化单个组件的新想法。位于耶拿(德国)弗里德里希席勒大学的化学家现已合成了一种能够在量子计算机中执行计算单元功能的分子。他们在当前的“化学通讯”杂志上报道了他们的工作。

具有足够长寿命的自旋状态的分子

“为了能够使用分子作为量子位 - 量子计算机中的基本信息单元 - 它需要具有足够长寿命的自旋状态，可以从外部进行操作，”Winfried教授解释说。耶拿大学的普拉斯。“这意味着由分子电子的相互作用产生的状态，即自旋状态，必须足够稳定，以便人们可以输入和读出信息。”Plass和他的团队创造的分子恰好符合这一条件。

这种分子是所谓的配位化合物，含有有机和金属部分。“有机材料形成一个框架，其中金属离子以非常特殊的方式定位，”Benjamin Kintzel说，他在生产这种分子方面发挥了主导作用。“在我们的例子中，这是一个三核铜络合物。它的特殊之处在于，在分子内，铜离子形成一个精确的等边三角形。”只有这样，三个铜核的电子自旋才能相互作用，以至于分子形成自旋状态，这使得它可以从外部进行操纵。

“即使我们已经知道我们的分子在理论上应该是什么样子，但这种合成仍然是一个很大的挑战，”金特尔说。“特别是，实现等边三角形定位很困难，因为我们必须使分子结晶以精确地表征它。而且很难预测这种粒子在晶体中的表现如何。”然而，通过使用各种不同的化学工具和微调程序，研究人员成功地实现了预期的结果。

用电场处理信息

根据理论预测，与其他量子比特相比，耶拿创造的分子提供了额外的基本优势。“我们的铜化合物的理论构造计划提供了其自旋状态可以使用电场在分子水平上控制，”Plass指出。“到目前为止，主要使用的是磁场，但有了这些，就无法专注于单个分子。”英国牛津的一个研究小组与耶拿的化学家合作，目前正在进行各种实验，以研究耶拿大学合成的分子的这一特征。

耶拿的化学家团队确信他们的分子满足了用作量子比特的要求。但是，很难预见它是否真的将来会用作计算单元。这是因为尚不清楚分子将如何实际集成到量子计算机中。实现这一目标也需要化学专业知识 - 耶拿的专家已准备好迎接挑战。