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作者:现金真人登陆_现金真人网址更新时间:2020-10-26 01:20:25

去年10月,谷歌的量子计算机因为实现了“量子优越性”登上了Nature封面,仅用了200秒就解决了超算需要1万年才能求解的量子电路采样问题这台量子计算机还能干什么?谷歌说过,能模拟化学分子nba买球_nba买球网站不到一年时间,他们就做到了因为分子遵循的是量子力学,用量子计算来模拟也更为合理只需更少的运算量和信息,就能计算出化学物质的性质

量子计算机模拟化学分子用处巨大除了谷歌外,其他拥有量子计算技术的公司也在也研究,微软就是其中一员nba买球_nba买球网站上个月,微软发表了一篇文章,用量子计算帮助化学家寻找催化剂,将二氧化碳转化为甲醛展示了量子计算与化学结合的应用前景量子化学还是得用量子计算机

薛定谔方程是量子化学的基础,也是化学分子遵循的基本规律,求出方程的解,就能得到物质的具体化学性质但是求解薛定谔方程谈何容易,随着分子里原子数量的增多,解方程的运算量呈指数级增长nba买球_nba买球网站就拿化学里比较简单的苯分子(C6H6)来说,它只有12个原子,但是计算维度达到1044,这是任何超级计算机都无法处理的为了简化求解过程,早在计算机出现之前,就有了一些近似方法,比如谷歌用到的“哈特里-福克方程”但即使经过简化,运算量也是巨大的

更糟糕的是,在化学反应过程中,也就是化学键解离时,分子系统的电子结构会变得更加复杂,在任何超级计算机上都很难进行相关的数值计算2018年,有人提出了一种新的量子算法,运算复杂度不再是指数增长,而是呈多项式增长,大大降低了运算难度nba买球_nba买球网站算法都具备了,就差一台合适的量子计算机谷歌量子计算机模拟化学反应去年谷歌的Sycamore量子处理器实现了53个量子比特的纠缠,所以就用它来模拟几个简单的化学分子试试看

谷歌先计算6到10个氢原子组成的氢链的结合能原始方法(下图中的黄色)效果一般,与VQE等算法结合后,量子计算机求得的结果与真实值几乎完全吻合nba买球_nba买球网站以上是化学分子的静态过程,接着,谷歌又用Sycamore模拟了一个简单的化学反应:二氮烯的异构化二氮烯在顺式和反式之间跃迁的能隙是40.2毫哈特里,量子计算机给出的结果是41±6毫哈特里虽然精确度上比前面模拟氢原子链要差不少,但谷歌表示,这是“第一次使用量子计算机预测化学反应机理”

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