|
來源：科技日報 最新一期《自然》雜志刊登了量子計算機領(lǐng)域一項重大突破：IBM公司科學家利用其研發(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)模擬的最大、最復雜分子，打破了以往紀錄。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。 當今超級計算機能模擬氫化鈹和其他簡單分子，并已在物理學和化學領(lǐng)域廣泛應用。但模擬分子面臨的最大挑戰(zhàn)是計算化合物的基本能態(tài)，即必須模擬出每個原子內(nèi)每個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原理，對傳統(tǒng)超級計算機來說，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。 科學家于是將目光投向量子計算機，認為其能克服傳統(tǒng)計算機無法解決的難題。但量子計算機非常敏感，其準確性通常會受到溫度或電磁場等波動的影響。此研究之前的紀錄是，用3個量子位模擬出氫氣這一結(jié)構(gòu)簡單的分子。 新研究打破了這一局限。IBM研究團隊利用其開發(fā)的全新算法，在特定金屬超導體制作的7量子位系統(tǒng)中計算出氫化鋰（LiH）、氫氣（H2）和氫化鈹?shù)淖畹湍軕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)中模擬的最復雜分子，創(chuàng)造了量子系統(tǒng)模擬新紀錄。 研究人員表示，長期以來人們認為，量子計算機在數(shù)據(jù)傳輸和加密等領(lǐng)域的應用，還需很長時間才能實現(xiàn)，但新研究將目光從物理學轉(zhuǎn)向化學領(lǐng)域，使量子系統(tǒng)有望率先在發(fā)現(xiàn)新藥和新材料中發(fā)力。現(xiàn)有成熟量子計算機已經(jīng)達到20個量子位，只要開發(fā)出更復雜的算法，就能模擬出包含數(shù)十個原子的復雜分子。IBM已經(jīng)通過云服務公開其16個量子位計算機和各種量子化學算法，并呼吁化學界研究人員利用這些工具，進行模擬分子的研究。 |
