量子系统模拟分子再创纪录

北京，9月17日(记者聂翠蓉)——最新一期《自然》杂志发表了量子计算机领域的一项重大突破:IBM科学家利用IBM开发的一种新算法，成功地在一个7量子位系统中模拟了铍氢化物(BeH2)分子。这是迄今为止量子系统中模拟的最大、最复杂的分子，打破了以前的记录。新的研究意味着开发具有小量子系统的新药和各种新材料指日可待。

如今超级计算可以模拟铍氢化物和其他简单分子，并已广泛应用于物理和化学领域。然而，模拟分子面临的最大挑战是计算化合物的基本能态，也就是说，必须模拟每个原子中的每个电子和所有其他原子的原子核之间的相互作用。这种相互作用遵循微观层面的量子力学原理。对于传统的超级计算机来说，模拟具有这些量子特征的分子结构不仅消耗大量的能量，而且随着分子中原子数量的增加，模拟变得越来越困难。

科学家们随后将注意力转向量子计算机，认为它们能够克服传统计算机无法解决的困难。然而，量子计算机非常敏感，它们的精度通常会受到温度或电磁场等波动的影响。这项研究的先前记录是氢，一个简单的分子，用3个量子位模拟。

新的研究打破了这一限制。国际商用机器公司的研究小组使用其新算法，在一个由特定金属超导*成的7量子位系统中，计算出氢化锂(LiH)、氢(H2)和氢化铍的最低能量状态，并模拟了这三种分子。其中，铍氢化物是迄今为止量子系统中模拟的最复杂的分子，创造了量子系统模拟的新纪录。

研究人员表示，人们长期以来一直认为，实现量子计算机在数据传输和加密领域的应用需要很长时间，但新的研究已将其注意力从物理转向化学，这使得量子系统有望在发现新药物和新材料方面发挥带头作用。现有的成熟量子计算机已经达到20个量子位。只要开发出更复杂的算法，就可以模拟包含几十个原子的复杂分子。IBM通过云服务公开了其16个量子位计算机和各种量子化学算法，并呼吁化学工业的研究人员使用这些工具对模拟分子进行研究。

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