據(jù)英國《新科學家》網(wǎng)站近日報道，谷歌公司研究人員首次借助量子計算機，成功模擬了一個化學反應!他們表示，盡管這一反應很簡單，但卻是量子計算機走向?qū)嵱没闹匾徊健Ｎ磥碛幸蝗?，科學家或許可借助量子模擬來研發(fā)新化學物質(zhì)。相關研究發(fā)表于最新一期《科學》雜志。
研究人員解釋說，由于原子和分子是受量子力學控制的系統(tǒng)，因此量子計算機有望成為精確模擬它們的最佳工具。量子計算機使用量子比特存儲信息并執(zhí)行計算，但一直很難達到模擬大原子或化學反應所需的精度。
在最新研究中，谷歌團隊使用該公司的Sycamore處理器首次對一個化學反應進行了準確的量子模擬：他們模擬了由兩個氮原子和兩個氫原子組成二氮烯分子的異構(gòu)化反應。這一量子模擬與研究人員在傳統(tǒng)計算機上進行的模擬吻合，證實了他們的研究。
論文通訊作者瑞恩·巴布希說，盡管這種反應可能相對基礎，不需要“大材小用”——用量子計算機進行模擬，但這項研究證實了目前的量子算法可以達到實驗預測所需的精度，是量子計算向前邁出的一大步。
他還表示，將這一算法進行擴展可以模擬更復雜的反應——只需要更多量子比特并稍作調(diào)整即可。終有一天，我們甚至可以使用量子模擬來研發(fā)新化學物質(zhì)。
這并非Sycamore的“首秀”。2019年10月，研究團隊在《自然》雜志撰文稱，Sycamore在200秒內(nèi)完成了目前世界上最快的超級計算機需1萬年才能完成的計算，實現(xiàn)了量子霸權(quantum supremacy)。
“量子霸權”是美國加州理工學院物理學家約翰·普瑞斯基爾發(fā)明的名詞，用來表示“在存儲和通信帶寬呈指數(shù)級增加后，量子計算機擁有傳統(tǒng)超級計算機所不具有的能力”，比如在化學和材料學里模擬分子的結(jié)構(gòu)，處理密碼學、機器學習方面的一些問題等。
總編輯圈點
Sycamore可謂大名鼎鼎，最近幾年，它在量子計算領域已經(jīng)“搞”出了好幾則大新聞。去年，它實現(xiàn)了53個量子比特的糾纏，今年，它模擬了幾個簡單的化學分子。在發(fā)生的反應中，氫原子進入圍繞氮原子的不同能級中。這一用量子模擬得到的結(jié)果，與在傳統(tǒng)計算機上的模擬結(jié)果一致。雖然這種化學反應相對基礎，但它也已經(jīng)是迄今為止用量子計算機做的規(guī)模最大的化學模擬了。模擬更大分子的反應，需要更多的量子比特。但只要有了開局，后面的一切就能水到渠成。(劉霞)
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