CN113429552B - 分子量子比特、分子量子比特纳米粒子及其制备方法和量子计算机 - Google Patents

分子量子比特、分子量子比特纳米粒子及其制备方法和量子计算机 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种分子量子比特、分子量子比特纳米粒子及其制备方法和量子计算机。分子量子比特，包括柔性链取代的π‑共轭分子。分子量子比特的制备方法，包括：将包括所述π‑共轭分子和提供所述柔性链的物质在内的原料通过化学修饰方法，反应制备得到分子量子比特。分子量子比特纳米粒子，使用分子量子比特制得。分子量子比特纳米粒子的制备方法，包括：将包括分子量子比特、表面活性剂和第二有机溶剂在内的原料混合得到混合物，然后将混合物与水混合，去除第二有机溶剂得到分散于水中的分子量子比特纳米粒子。量子计算机，其原料包括分子量子比特。本申请提供的分子量子比特，可通过温度控制而实现温和条件下对分子比特量子态进行初始化和操控。

Description

分子量子比特、分子量子比特纳米粒子及其制备方法和量子 计算机
技术领域
本申请涉及量子领域，尤其涉及一种分子量子比特、分子量子比特纳米粒子及其制备方法和量子计算机。
背景技术
以量子材料和信息技术为核心的量子计算是有望突破现有半导体微电子技术物理极限的新兴领域和变革性技术。量子计算以量子态(即量子比特)作为信息处理基元，可以实现经典计算机难以企及的并行运算能力和新的计算功能。然而，量子计算的实现所基于的现有典型物理系统，如线性光学器件、离子阱、腔量子电动力学体系、超导量子电路以及量子点体系等，仍然存在量子相干性较弱、需要复杂的低温系统以及物理可扩展性差等关键难题。
基于离子阱的现有量子计算技术依赖于“完全静止”状态的孤立超冷离子体系，其优势在于消相干时间通常长于1秒，但需要复杂的低温系统和阱内超高真空环境以屏蔽外界环境的影响。
腔量子电动力学体系(QED)以原子为量子存储单元，以光子作为量子传输的载体，但传统光腔的品质因子难以提高，不易与原子耦合。QED作为未来量子信息处理亟需解决以下几个技术难题：(1)如何在芯片上制备全同的固态光学腔阵列及高效的光学腔模式调谐方案；(2)探索与光学腔有效耦合和长消相干时间的单量子体系。
基于超导材料的量子比特是实现量子计算的一类重要物理载体，超导量子计算从基础研究到实际应用已取得了巨大进展，加拿大D-Wave公司已演示了16bit的超导计算机，并制备出了28bit的超导量子计算芯片。然而，超导量子计算仍然面临噪声干扰、相干性较弱、多比特耦合/调控困难以及需要复杂的低温系统等系列难题，因而阻碍了其大规模应用。
量子点体系在量子计算中的应用主要包括门控量子点和光控量子点，门控量子点通过对门电极之间纳米尺度的量子点改变电压而调整量子点中的电子数目，利用电子的自旋作为量子比特。光控量子点所基于的量子比特载体包括激子、电子自旋或空穴自旋。然而，量子点体系仍然面临相干性较弱以及物理可扩展性较差带来的挑战。
发明内容
本申请的目的在于提供一种分子量子比特、分子量子比特纳米粒子及其制备方法和量子计算机，以解决上述问题。
为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
一种分子量子比特，包括柔性链取代的π-共轭分子；所述柔性链包括烷烃链、烷氧基团以及酯基的寡聚或多聚物中的一种或多种。
优选地，所述π-共轭分子包括花菁染料分子及其衍生物。
优选地，所述柔性链取代的π-共轭分子的结构通式为：
Figure BDA0003144899700000031
其中，R1包括
Figure BDA0003144899700000032
R2包括
Figure BDA0003144899700000033
Figure BDA0003144899700000034
中的任一种，x、y、z为正整数。
本申请还提供一种所述的分子量子比特的制备方法，包括：
将包括所述π-共轭分子和提供所述柔性链的物质在内的原料通过化学修饰方法，反应制备得到所述分子量子比特。
优选地，所述“提供所述柔性链的物质”包括ε-己内酯、丁基癸内酯和聚L-乳酸中的一种或多种；
优选地，所述原料还包括催化剂，所述催化剂包括异辛酸亚锡、镥系金属螯合物或硫脲衍生物中的一种；
优选地，所述原料还包括第一有机溶剂，所述第一有机溶剂包括无水甲苯、苯甲醚或二甲苯中的一种；
优选地，所述化学修饰方法包括碳-碳偶联、碳-氧偶联和碳-氮偶联中的一种或多种。
优选地，所述反应包括：将所述π-共轭分子、所述“提供所述柔性链的物质”、所述催化剂和所述第一有机溶剂混合，在惰性气体保护下加热反应，然后将产物与乙醚混合得到沉淀物，所述沉淀物干燥得到所述分子量子比特；
优选地，所述π-共轭分子、所述“提供所述柔性链的物质”、所述催化剂和所述第一有机溶剂的摩尔数比为1：(10-100)：(0.5-2)：(1000-5000)。
本申请还提供一种分子量子比特纳米粒子，使用所述的分子量子比特制得。
本申请提供一种所述的分子量子比特纳米粒子的制备方法，包括：
将包括所述分子量子比特、表面活性剂和第二有机溶剂在内的原料混合得到混合物，然后将所述混合物与水混合，去除所述第二有机溶剂得到分散于水中的所述分子量子比特纳米粒子。
优选地，所述分子量子比特、所述表面活性剂、所述第二有机溶剂和所述水的摩尔数比为1：(0.01-0.10)：(1000-5000)：(100000-200000)；
优选地，所述表面活性剂包括两亲性嵌段共聚物和/或小分子表面活性剂；
优选地，所述两亲性嵌段共聚物包括聚乙二醇-聚乳酸和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯中的至少一种；所述小分子表面活性剂包括TritonX-100或Tween80。
本申请还提供一种量子计算机，其原料包括所述的分子量子比特或所述的分子量子比特纳米粒子。
与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
本申请提供的分子量子比特和分子量子比特纳米粒子，通过柔性链修饰π-共轭分子，实现可精准调控π-共轭分子的分子间耦合作用和相变温度，可通过温度控制而实现温和条件下(即不需要复杂的超低温和高真空系统)对分子比特量子态进行初始化和操控，分子比特的量子态可通过紫外可见吸收光谱仪和/或荧光光谱仪读取；
本申请提供的分子量子比特和分子量子比特纳米粒子的制备方法，工艺简单，反应条件温和，成本低。
本申请提供的分子量子比特和分子量子比特纳米粒子，可广泛应用于量子领域，例如量子计算机。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
图1为分子量子比特纳米粒子在表面活性剂中呈现J-聚集态和游离态随温度发生可逆转变的示意图；
图2为分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中的花菁染料衍生物(PPC15)的纳米粒子在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱图；
图3为分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中的花菁染料分子(PPC15)在不同温度下的荧光发射光谱图；
图4为分散在聚乙二醇-聚乳酸介质中的花菁染料衍生物(PPC15)纳米粒子在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱图；
图5为分散在Triton X-100介质中的花菁染料衍生物(PPC10)的纳米粒子在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱图；
图6为分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中的花菁染料衍生物PPD6纳米粒子在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱图；
图7为分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中的花菁染料衍生物PPL24纳米粒子在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱图；
图8为对比例1得到的分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯中的纳米颗粒在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱图；
图9为对比例2得到的不添加表面活性剂条件下所制备的纳米颗粒与实施例2得到的纳米颗粒在水溶液中的胶体稳定性对照图。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
一种分子量子比特，包括柔性链取代的π-共轭分子；所述柔性链包括烷烃链、烷氧基团以及酯基的寡聚或多聚物中的一种或多种。
当π-共轭分子没有修饰柔性链时，分子间强相互作用导致聚集态(设定为量子“1”态)不能随温度改变而发生可逆相变。当π-共轭分子修饰柔性链后，在温度较高的条件下，分子间相互作用减弱，分子比特处于游离状态(设定为量子“0”态)；而当温度较低时，分子间相互作用增强，分子比特处于J-聚集或相干状态(即“1”态)。在一定的温度区间，分子比特可以处于“0”和“1”的叠加态。“0”和“1”态之间随温度变化而可逆转变，温度的选择跟分子比特的化学结构相关。
在一个可选的实施方式中，所述π-共轭分子包括花菁染料分子及其衍生物。
在一个可选的实施方式中，所述柔性链取代的π-共轭分子的结构通式为：
Figure BDA0003144899700000071
其中，R1包括
Figure BDA0003144899700000072
R2包括
Figure BDA0003144899700000073
Figure BDA0003144899700000074
中的任一种，x、y、z为正整数。
本申请还提供一种所述的分子量子比特的制备方法，包括：
将包括所述π-共轭分子和提供所述柔性链的物质在内的原料通过化学修饰方法，反应制备得到所述分子量子比特。
在一个可选的实施方式中，所述“提供所述柔性链的物质”包括ε-己内酯、丁基癸内酯和聚L-乳酸中的一种或多种；
在一个可选的实施方式中，所述原料还包括催化剂，所述催化剂包括异辛酸亚锡、镥系金属螯合物或硫脲衍生物中的一种；
在一个可选的实施方式中，所述原料还包括第一有机溶剂，所述第一有机溶剂包括无水甲苯、苯甲醚或二甲苯中的一种；
在一个可选的实施方式中，所述化学修饰方法包括碳-碳偶联、碳-氧偶联和碳-氮偶联中的一种或多种。
在一个可选的实施方式中，所述反应包括：将所述π-共轭分子、所述“提供所述柔性链的物质”、所述催化剂和所述第一有机溶剂混合，在惰性气体保护下加热反应，然后将产物与乙醚混合得到沉淀物，所述沉淀物干燥得到所述分子量子比特。
乙醚的主要作用是使反应得到的分子量子比特沉淀析出。
在一个可选的实施方式中，所述π-共轭分子、所述“提供所述柔性链的物质”、所述催化剂和所述第一有机溶剂的摩尔数比为1：(10-100)：(0.5-2)：(1000-5000)。
可选的，所述π-共轭分子、所述“提供所述柔性链的物质”、所述催化剂和所述第一有机溶剂的摩尔数比可以为1：10：0.5：1000、1：20：0.5：1000、1：100：0.5：2000、1：20：2：2000、1：50：1：3000、1：50：2：1000或者1：10-100：0.5-2：1000-5000之间的任一值。
本申请还提供一种分子量子比特纳米粒子，使用所述的分子量子比特制得。
本申请提供一种所述的分子量子比特纳米粒子的制备方法，包括：
将包括所述分子量子比特、表面活性剂和第二有机溶剂在内的原料混合得到混合物，然后将所述混合物与水混合，去除所述第二有机溶剂得到分散于水中的所述分子量子比特纳米粒子。
表面活性剂的主要作用在于增强纳米粒子在水溶液中的胶体稳定性。
在一个可选的实施方式中，所述分子量子比特、所述表面活性剂、所述第二有机溶剂和所述水的摩尔数比为1：(0.01-0.10)：(1000-5000)：(100000-200000)；
可选的，所述分子量子比特、所述表面活性剂、所述第二有机溶剂和所述水的摩尔数比可以为1：0.01：1000：100000、1：0.01：2000：100000、1：0.01：4000：100000、1：0.05：1000：100000、1：0.08：1000：100000、1：0.01：1000：120000、1：0.01：1000：150000、1：0.10：5000：200000或者1：(0.01-0.10)：(1000-5000)：(100000-200000)之间的任一值。
在一个可选的实施方式中，所述表面活性剂包括两亲性嵌段共聚物和/或小分子表面活性剂；
在一个可选的实施方式中，所述两亲性嵌段共聚物包括聚乙二醇-聚乳酸和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯中的至少一种；所述小分子表面活性剂包括TritonX-100或Tween80。
本申请还提供一种量子计算机，其原料包括所述的分子量子比特或所述的分子量子比特纳米粒子。
下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，本申请实施例中所指的“份”代表摩尔数；例如1份代表1摩尔。
实施例1
花菁染料衍生物PPC15(15代表聚合度)的合成：将花菁染料引发剂1份、ε-己内酯30份、异辛酸亚锡0.75份的混合物溶于3750份无水甲苯中，并在120℃氮气气氛下下搅拌24小时。冷却后，将溶液倒入冷乙醚中，在乙醚中沉淀三次并在真空下以50℃干燥，得到花菁染料衍生物PPC15。
需要说明的是，本申请实施例中所指的“花菁染料引发剂”的结构式均为：
Figure BDA0003144899700000101
该花菁染料衍生物PPC15对应结构通式中R2为
Figure BDA0003144899700000102
X＝15。
花菁染料纳米粒子制备方法：将花菁染料衍生物PPC15 1份和表面活性剂聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯0.03份与3150份THF混合，将该混合物迅速注入去离子水(140000份)中，有机溶剂自然挥发后即得分散于水中的花菁染料纳米粒子。
图1为分子量子比特纳米粒子在表面活性剂中呈现J-聚集态和游离态随温度发生可逆转变的示意图。图中T代表温度，图中显示的是经柔性链修饰的花菁染料分子，其J-聚集态(“1”)和游离态(“0”)随温度发生可逆转变。
分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中的花菁染料衍生物(PPC15)的纳米粒子在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱如图2所示。
图2中，a显示一种花菁染料分子(PPC15)分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中并在室温(25摄氏度)下的紫外可见吸收光谱，位于790nm的特征吸收峰对应于染料分子J-聚集(相干)态(“1”量子态)。b显示，当温度升高到55摄氏度时，位于790nm的吸收峰消失，最大吸收峰蓝移至750nm，表明染料分子由J-聚集(相干)态转变为游离态(“0”量子态)。c显示，当温度控制在25-55摄氏度区间不同值(如30，35，37，40，45摄氏度)时，吸收光谱在790和750nm显示两个吸收峰，而且吸收峰的相对强度随温度可调，表明染料分子处于“0”和“1”的叠加态，且不同的温度对应不同的叠加态。
分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中的花菁染料分子(PPC15)在不同温度下的荧光发射光谱如图3所示。
图3中PPC15纳米颗粒的荧光发射光谱结果显示，800nm处的荧光强度随温度升高而逐渐减弱(左图)，并且最大发射波长出现蓝移(右图)。这些结果表明，花菁染料分子(PPC15)在25摄氏度下的J-聚集态(“1”)和在50摄氏度下的游离态(“0”)。该温度区间的量子叠加态可通过荧光光谱仪探测。
实施例2
与实施例1不同的是，制备花菁染料纳米粒子时，将表面活性剂更换为聚乙二醇-聚乳酸。
分散在聚乙二醇-聚乳酸介质中的花菁染料衍生物(PPC15)纳米粒子在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱如图4所示。
图4显示，当表面活性剂改为聚乙二醇-聚乳酸时，所制备的花菁染料衍生物PPC15纳米粒子呈现出与实施例1类似的吸收光谱和温度响应特征。
实施例3
花菁染料衍生物PPC10(10代表聚合度)的合成：将花菁染料引发剂1份、ε-己内酯20份、异辛酸亚锡0.75份的混合物溶于3750份无水甲苯中，并在120℃氮气气氛下下搅拌24小时。冷却后，将溶液倒入冷乙醚中，在乙醚中沉淀三次并在真空下以50℃干燥，得到花菁染料衍生物PPC10。
该花菁染料衍生物PPC10对应结构通式中R2为
Figure BDA0003144899700000121
X＝10。
花菁染料纳米粒子制备方法：将花菁染料衍生物PPC10 1份和表面活性剂TritonX-100 82份与1890份THF混合，将该混合物迅速注入去离子水(140000份)中，有机溶剂自然挥发后即得分散于水中的花菁染料纳米粒子。
分散在Triton X-100介质中的花菁染料衍生物(PPC10)的纳米粒子在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱如图5所示。
图5显示，与实施例1和2类似，随着温度的升高(25-45℃)，分散在小分子表面活性剂Triton X-100中的花菁染料衍生物PPC10纳米粒子在670nm、740nm和790nm处的吸收峰强度呈现出类似的温度响应特征。
实施例4
花菁染料衍生物PPD6(6代表聚合度)的合成：将花菁染料引发剂1份、丁基癸内酯12份、异辛酸亚锡0.75份的混合物溶于3750份无水甲苯中，并在120℃氮气气氛下下搅拌24小时。冷却后，将溶液倒入冷乙醚中，在乙醚中沉淀三次并在真空下以50℃干燥。
花菁染料衍生物PPD6对应结构通式中R2为
Figure BDA0003144899700000122
y＝6。
花菁染料纳米粒子制备方法：将花菁染料衍生物(PPD6)1份和表面活性剂聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯0.03份与3150份THF混合，将该混合物迅速注入去离子水(140000份)中，有机溶剂自然挥发后即得分散于水中的花菁染料纳米粒子。
分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中的花菁染料衍生物PPD6纳米粒子在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱如图6所示。
由图6可知，花菁染料衍生物PPD6纳米粒子在25-55℃温度范围内，790nm处的吸收峰强度随温度升高明显逐渐减弱，而在750nm和680nm两处吸收峰强度随温度升高明显逐渐增强，表明花菁染料衍生物PPD6纳米粒子由J-聚集(相干)态转变为游离态(“0”量子态)。
实施例5
花菁染料衍生物PPL24(z代表聚合度)的合成：将花菁染料引发剂1份、聚L-乳酸48份、异辛酸亚锡0.75份的混合物溶于3150份无水甲苯中，并在120℃氮气气氛下下搅拌24小时。冷却后，将溶液倒入冷乙醚中，在乙醚中沉淀三次并在真空下以50℃干燥，得到花菁染料衍生物PPL24。
花菁染料衍生物PPL24对应结构通式中R2为
Figure BDA0003144899700000131
z＝24。
花菁染料纳米粒子制备方法：将花菁染料衍生物(PPL24)1份和表面活性剂聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯0.03份与3150份THF混合，将该混合物迅速注入去离子水(140000份)中，有机溶剂自然挥发后即得分散于水中的花菁染料纳米粒子。
分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中的花菁染料衍生物PPL24纳米粒子在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱如图7所示。
图7显示，当修饰花菁染料的聚酯链变为聚L-乳酸时，分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中的花菁染料衍生物PPL24纳米粒子在790nm处无吸收峰，表明没有J-聚集体的形成，相反在670nm处出现对应于H-聚集体的吸收峰。这些结果表明，修饰花菁染料分子的聚酯链种类对其在纳米颗粒内部的聚集态有显著影响。另外，随着温度的升高，670nm处对应于H-聚集体的吸收峰强度逐渐减弱，同时，740nm处对应于单体的吸收峰强度逐渐增强，表明随着温度的升高，纳米粒子的聚集态从H-聚集态向单体转化。
对比例1
与实施例1不同的是，采用如下结构的花菁染料分子分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中得到纳米粒子。
Figure BDA0003144899700000141
图8为上述分散在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯中得到的纳米颗粒在不同温度下的紫外-可见-近红外吸收光谱图(图中各曲线重合度较高)。
图8中的紫外-可见-近红外吸收光谱结果显示，上述未经聚酯链修饰的花菁染料分子在聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯介质中在700和760nm处各有一个吸收峰，而790nm处无吸收峰，表明聚酯链与花菁染料分子之间的共价键链接对聚集态有显著影响。另外，在25-45℃区间，吸收光谱不随温度的变化而改变，表明未经聚酯链修饰的花菁染料分子在纳米颗粒中和该温度区间没有发生聚集态变化。
对比例2
与实施例2相比，制备纳米粒子时不使用聚乙二醇-聚乳酸。
图9显示，当不添加表面活性剂时，所制备的纳米粒子在水溶液中静置过夜后会有沉淀明显析出。与此相反，当加入聚乙二醇-聚乳酸表面活性剂而其他条件保持不变时，所得到的纳米粒子则可以稳定分散在水溶液中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种分子量子比特纳米粒子，其特征在于，使用分子量子比特制得，所述分子量子比特包括柔性链取代的π-共轭分子；所述柔性链取代的π-共轭分子的结构通式为：
Figure P_220818182923037_037461001
；
其中，R1包括
Figure P_220818182923099_099947001
，R2包括
Figure P_220818182923132_132172002
和
Figure P_220818182923163_163922003
中的任一种，y、z为正整数；
所述分子量子比特纳米粒子的制备方法包括：
将包括所述分子量子比特、表面活性剂和第二有机溶剂在内的原料混合得到混合物，然后将所述混合物与水混合，去除所述第二有机溶剂得到分散于水中的所述分子量子比特纳米粒子；
所述表面活性剂包括两亲性嵌段共聚物和/或小分子表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的分子量子比特纳米粒子，其特征在于，所述π-共轭分子包括花菁染料分子及其衍生物。
3.根据权利要求1所述的分子量子比特纳米粒子，其特征在于，所述分子量子比特的制备方法包括：
将包括所述π-共轭分子和提供所述柔性链的物质在内的原料通过化学修饰方法，反应制备得到所述分子量子比特。
4.根据权利要求3所述的分子量子比特纳米粒子，其特征在于，所述“提供所述柔性链的物质”包括丁基癸内酯和/或聚L-乳酸；
所述原料还包括催化剂，所述催化剂包括异辛酸亚锡、镥系金属螯合物或硫脲衍生物中的一种；
所述原料还包括第一有机溶剂，所述第一有机溶剂包括无水甲苯、苯甲醚或二甲苯中的一种；
所述化学修饰方法包括碳-碳偶联、碳-氧偶联和碳-氮偶联中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的分子量子比特纳米粒子，其特征在于，所述反应包括：将所述π-共轭分子、所述“提供所述柔性链的物质”、所述催化剂和所述第一有机溶剂混合，在惰性气体保护下加热反应，然后将产物与乙醚混合得到沉淀物，所述沉淀物干燥得到所述分子量子比特；
所述π-共轭分子、所述“提供所述柔性链的物质”、所述催化剂和所述第一有机溶剂的摩尔数比为1：（10-100）：（0.5-2）：（1000-5000）。
6.根据权利要求1所述的分子量子比特纳米粒子，其特征在于，所述分子量子比特、所述表面活性剂、所述第二有机溶剂和所述水的摩尔数比为1：（0.01-0.10）：（1000-5000）：（100000-200000）；
所述两亲性嵌段共聚物包括聚乙二醇-聚乳酸和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-聚己内酯中的至少一种；所述小分子表面活性剂包括TritonX-100或Tween80。
7.一种量子计算机，其特征在于，其原料包括权利要求1-6任一项所述的分子量子比特纳米粒子。
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