據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月28日報(bào)道，一種常見的藍(lán)色染料或許能在量子計(jì)算機(jī)中發(fā)揮重要的作用，相關(guān)論文發(fā)表在《自然》雜志上。

這種染料名為酞菁銅（CuPc），其分子與葉綠素分子類似，是一種低成本有機(jī)半導(dǎo)體材料，應(yīng)用范圍十分廣泛，在許多家庭用品中都可以看到。更重要的是，它可以加工成薄膜，能夠很容易地用于電子設(shè)備當(dāng)中。類似的材料此前已經(jīng)被證明具有顯著優(yōu)勢。

新研究中，英國倫敦大學(xué)學(xué)院納米技術(shù)中心和加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，酞菁銅的電子可以保持疊加狀態(tài)，即它能實(shí)現(xiàn)同一時(shí)刻具有兩種狀態(tài)的量子效應(yīng)。而更令人驚訝的是，這種量子疊加狀態(tài)還能保持相當(dāng)長的時(shí)間，這意味著這種染料分子具有用于量子技術(shù)的潛力。

量子計(jì)算機(jī)運(yùn)行需要精確控制微小的量子比特，它類似于二進(jìn)制計(jì)算機(jī)中的0和1。要將普通比特和量子比特區(qū)分開來，就看其是否能夠?qū)崿F(xiàn)量子疊加狀態(tài)。而量子疊加狀態(tài)延續(xù)的時(shí)間長短則能告訴人們候選量子比特在量子技術(shù)中的價(jià)值。如果這個(gè)時(shí)間足夠長，量子數(shù)據(jù)的存儲、處理和傳輸便能夠成為可能。

論文第一作者、英國倫敦大學(xué)學(xué)院納米技術(shù)中心的馬克·華納說：“量子計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行大規(guī)模、高強(qiáng)度、高精確度的運(yùn)算。理論上，一臺量子計(jì)算機(jī)能夠輕松解決普通計(jì)算機(jī)連續(xù)運(yùn)算幾十億年都無法解決的問題。我們的研究顯示，這種普通的藍(lán)色染料在量子計(jì)算上的潛力甚至超過了許多先前曾考慮用于量子計(jì)算的人工合成材料。”

華納進(jìn)一步解釋稱，酞菁銅的結(jié)構(gòu)及其能級特點(diǎn)決定了它具有很多優(yōu)良的特性。這些特性已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用：如利用其光電導(dǎo)性可以制備出性能優(yōu)良的液晶光閥；利用其氣敏性可制備出靈敏的氣體傳感器；利用其光伏效應(yīng)可制備出廉價(jià)的太陽能電池。而在量子計(jì)算領(lǐng)域，它能夠利用電子的自旋而不是它們的電荷來存儲和處理信息，對傳統(tǒng)的量子技術(shù)而言這非常難得。另外，這種染料吸收可見光的能力極強(qiáng)，物理和化學(xué)屬性容易改變，因此，與其他材料相比其磁電性能更容易被控制和設(shè)計(jì)。

華納表示，酞菁銅的特殊性質(zhì)對于新型的量子計(jì)算和量子工程領(lǐng)域無疑是一大財(cái)富，未來科學(xué)家們或許還能從中發(fā)現(xiàn)更多有趣的屬性。