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在生物学中 ， 量子处理器可以用作评估基本过程的预测工具 。 基于量子力学的方法可用于更准确地表示分子系统、估计分子能量和评估生物系统、生物大分子的行为、键断裂或形成、转移电荷和纳米级现象 ， 包括量子隧穿或限制 。 一个相关的研究领域是退相干和噪声对量子电路和通信通道的影响 。 早期 ， 人们意识到量子计算机可以在许多不同系统中的任何一个中实现：离子阱、光学腔、量子点等 。
【在生物学中，量子处理器可以用作评估基本过程的预测工具】
有必要发展一个环境退化对精密量子系统的影响的一般理论 。 这些新技术是基础性的 ， 可直接应用于依赖这些效应的强大量子传感器的生产 ， 例如量子光学陀螺仪 。 科学家们展示了一个通用量子逻辑电路 ， 该电路将在基于超导的量子计算机上实现 ， 该电路根据和单量子位门执行受控非门 。 纳米制造的机械系统 ， 具有普朗克常数量级的作用量子 ， 并结合了在量子极限下运行的换能器 。
这样的装置使力显微镜能够足够灵敏地检测单个自旋的磁矩 ， 或单个大分子上的变形力 ， 并应用于信息和生物分子技术 。 目前 ， 纳米制造的机械系统的进展受到机械运动传感器的限制 ， 包括光学和电子设备 。 在光学读出方案中 ， 将切割的光纤尖端靠近振荡器的表面以形成光学腔 。 当表面移动时 ， 从振荡器表面反射回来的激光经过相位调制 。 对于纳米制造的机械系统所需的亚微米级振荡器 ， 光学方案不能很好地扩展 ， 并且对运动传感器没有任何希望 。
在电子方案中 ， 当振荡器在外部静磁场中移动时 ， 在振荡器表面上图案化的导线会产生感应电动势 。 然后可以使用诸如射频单电子晶体管之类的敏感介观电子系统来获取振荡的电子信号 。 目前 ， 电子读出方案无法达到在量子极限检测运动所需的灵敏度 。 随着振荡器频率移动到千兆赫兹 ， 在小电路上移动电荷所需的时间尺度受到限制 。 在空间分辨位置检测单个自旋的能力将对数据存储、量子计量和量子计算产生重大影响 。
许多关于固态量子计算机的提议都需要能够检测单个自旋的状态 。 几十年来 ， 磁共振成像一直是一项重要的技术 ， 甚至可以称为量子技术 ， 因为它基于称为自旋的固有量子自由度 。 核磁共振的原理很简单：在磁场中进动的小磁矩会发出射频场 。 磁矩可以是分子或原子中的电子或核自旋 。 如果进动频率由外部交流磁场共振驱动 ， 则产生的信号揭示了分子或原子的自旋状态及其所处的外部磁环境 。
然而 ， 通常情况下 ， 不可能检测到单个自旋 ， 并且获得的信号代表大量系统的整体平均值 。 不均匀磁场中的磁矩会受到力 。 如果可以检测和测量这种力 ， 它可以传达有关磁矩来源的重要信息 。 通过使用纳米制造的机械系统设备 ， 可以希望在灵敏度和空间分辨率方面得到显著提高 。 最后 ， 目标是成像和测量单次旋转的状态 。 这将要求设备具有接近拉莫尔频率的灵敏度和机械共振频率 ， 以及大于一万的品质因数 。
在这些频率和品质因数以及此类设备必须运行的低温下 ， 机械振荡器中的量子机械噪声最终会限制器件的性能 。 开发能够结合治疗剂并监测其效果、检测和杀死癌细胞的多功能或用于肿瘤生长抑制的智能是一种很有前途的抗癌方法 ， 同时 ， 对于基于NP的药物递送系统 ， 一些问题似乎具有挑战性 ， 例如药物的精确控制释放、适当的组织穿透或纳米安全性 。
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