计算机已经走过了漫长的道路——你口袋里可能携带的智能手机比几十年前最先进的超级计算机要强大数千倍。然而，在基本层面上，你的智能手机和那些早期的机器并没有太大的不同:它们都是我们现在所说的“经典计算机”的例子，也就是说，通过操作1和0的字符串来处理信息的机器，称为“比特”。近年来，人们对一种名为“量子计算机”的新型机器感到非常兴奋，这种机器使用所谓的“量子位”。与经典比特不同，量子位在某种意义上可以同时是0和1——就像Schrödinger的猫可以同时是活的和死的。但与著名的猫不同，量子比特现在是非常真实的。
不幸的是，这些由谷歌和IBM等公司制造的新型量子计算机还处于高度实验阶段。它们不能做太多，只有几个量子位可用，容易出错，你猜怎么着?它们确实填满了一个房间，就像过去那些笨重的旧机器一样。因此，寻找能够充分利用这些早期量子计算机的方法的竞赛正在进行。在我最近发表在《物理评论B》上的一篇论文中，我提出了一个新的应用。
新的建议是使用量子计算机来分析中子散射数据。中子散射是一种科学家用来在原子尺度上窥视材料内部并观察其内部运作的技术，就像超强的x射线一样。位于牛津附近卢瑟福阿普尔顿实验室的ISIS中子源是世界上少数几个能够产生必要中子束的领先设施之一。这是英国的一项关键资产。它被学术界和工业界用来研究从喷气发动机到考古文物到超导体的一切事物。今年夏天早些时候，该工厂宣布了7300万英镑的新投资。
新的提议特别提到使用量子计算机来分析量子磁体的中子散射数据。这些材料的原子行为类似于量子计算机中的量子位。我已经展示了中子散射数据可以用来告诉量子计算机如何将其量子位置于模仿材料内部原子行为方式的状态。一旦实现了这一点，量子计算机就可以用来推断其他材料的特性。
更好地理解量子材料非常重要，因为它们可以用于未来的量子计算机技术。所以，谁知道呢，若干年后，你的口袋里可能会有一台量子计算机——由量子材料制成，用今天笨重的大型量子计算机和巨大的中子束设备来理解。