西班牙和美国等国的科学家近日在《科学》杂志上发表了一篇论文，称他们利用扫描隧道显微镜（STM）的尖端发射微波信号，成功控制了钛原子，使其执行了量子计算。这项研究虽然无法与目前的主流量子计算方法相比，但对于研究化学元素和分子的量子特性具有重要意义。 量子计算是一种基于量子力学规律进行计算的新型模式。其基本单位均以微观粒子构成，具体为量子比特。在上述研究中，科学家研究了自然界中的“原始”量子比特——电子自旋，测量其方向只能产生两个可能的值：“向上”或“向下”，形象地对应了传统比特的“0”和“1”。研究团队首先将钛原子散射在由氧化镁制成的平坦表面上，并使用STM探针的尖端移动钛原子，形成三个钛原子的三角形排列。随后，他们利用STM尖端发射的微波信号，控制其中一个钛原子中的单个电子自旋。通过调整微波的频率，还可以实现三个自旋之间的相互作用。在这样一个简单的系统中，该研究团队成功地创建了一个由两个量子比特执行的量子运算，并成功读出运算结果。整个操作过程仅需几纳秒的时间，运算速度远远快于大多数其他类型的量子比特。 研究团队表示，通过操纵单个原子和分子组合中的自旋，这项技术有望扩展到约100个量子比特。然而，如果是进行更复杂的运算，进一步的扩展将变得极为困难。随着未来STM量子计算机的互联，有望形成一台更大规模的计算机系统。
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