中化新網(wǎng)訊 一期《自然》雜志刊登了量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一項(xiàng)重大突破：IBM公司科學(xué)家利用其研發(fā)的全新算法，成功在7量子位系統(tǒng)中模擬出氫化鈹(BeH2)分子，是迄今量子系統(tǒng)模擬的、最復(fù)雜分子，打破了以往紀(jì)錄。新研究意味著用小型量子系統(tǒng)研發(fā)新藥和各種新材料指日可待。

　　當(dāng)今超級(jí)計(jì)算機(jī)能模擬氫化鈹和其他簡(jiǎn)單分子，并已在物理學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但模擬分子面臨的挑戰(zhàn)是計(jì)算化合物的基本能態(tài)，即必須模擬出每個(gè)原子內(nèi)每個(gè)電子與其他所有原子的原子核間相互作用，這種相互作用遵循的是微觀層面的量子力學(xué)原理，對(duì)傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，模擬出這些量子特性的分子結(jié)構(gòu)不僅要消耗大量能量，而且隨著分子內(nèi)原子數(shù)增加，模擬愈加困難。

　　科學(xué)家于是將目光投向量子計(jì)算機(jī)，認(rèn)為其能克服傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的難題。但量子計(jì)算機(jī)非常敏感，其準(zhǔn)確性通常會(huì)受到溫度或電磁場(chǎng)等波動(dòng)的影響。此研究之前的紀(jì)錄是，用3個(gè)量子位模擬出氫氣這一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的分子。

　　新研究打破了這一局限。IBM研究團(tuán)隊(duì)利用其開(kāi)發(fā)的全新算法，在特定金屬超導(dǎo)體制作的7量子位系統(tǒng)中計(jì)算出氫化鋰(LiH)、氫氣(H2)和氫化鈹?shù)哪軕B(tài)，并模擬出這3種分子。其中氫化鈹為迄今在量子系統(tǒng)中模擬的最復(fù)雜分子，創(chuàng)造了量子系統(tǒng)模擬新紀(jì)錄。

　　研究人員表示，長(zhǎng)期以來(lái)人們認(rèn)為，量子計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)傳輸和加密等領(lǐng)域的應(yīng)用，還需很長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)，但新研究將目光從物理學(xué)轉(zhuǎn)向化學(xué)領(lǐng)域，使量子系統(tǒng)有望在發(fā)現(xiàn)新藥和新材料中發(fā)力。現(xiàn)有成熟量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)達(dá)到20個(gè)量子位，只要開(kāi)發(fā)出更復(fù)雜的算法，就能模擬出包含數(shù)十個(gè)原子的復(fù)雜分子。IBM已經(jīng)通過(guò)云服務(wù)公開(kāi)其16個(gè)量子位計(jì)算機(jī)和各種量子化學(xué)算法，并呼吁化學(xué)界研究人員利用這些工具，進(jìn)行模擬分子的研究。