分子磁性量子计算

Shor 和 Grover 展示了量子计算机可通过利用量子力学的并行性，在因数分解和数据库搜索中超越任何经典计算机。虽然 Shor 算法需要许多粒子系统的叠加和纠缠，但 Grover 算法只需要单粒子量子态的叠加。最近，后者已成功地使用 Rydberg 原子实现。本文提出了一种使用分子磁性实现 Grover 算法的方法，这些是具有大自旋的固体系统，其自旋本征态使其成为单粒子系统的自然候选人。我们在理论上表明，分子磁性可用于构建基于 Grover 算法的稠密且高效的存储器设备。特别是，单个晶体可作为动态随机存取存储器设备的存储单元。快速电子自旋共振脉冲可用于解码和读取最多可达 $10^5$ 的存储数，访问时间可短至 $10^{-10}$ 秒。我们表明，该提议应用于 Fe8 和 Mn12 的分子磁性是可行的。