谷歌的量子计算机首次准确模拟分子
D波
谷歌的工程师刚刚实现了一个里程碑：他们制作了第一个完全可扩展的氢分子量子模拟。
这是一个大新闻，因为它表明类似的设备可以帮助我们解开隐藏在我们周围化学物质中的量子秘密。
与 Google 团队合作的研究人员能够准确模拟氢 H2 分子的能量，如果我们能够对其他分子重复这个技巧，我们就可以看到从太阳能电池到药物的各种好处。
这些类型的预测对于“经典”计算机来说通常是不可能的或者需要很长时间？ 计算出丙烷 (C3H8) 分子等物质的能量需要超级计算机大约 10 天的时间。
为了实现这一壮举，谷歌的工程师与来自哈佛大学、劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学圣巴巴拉分校、塔夫茨大学和英国伦敦大学学院的研究人员合作。
“虽然氢分子的能量可以通过经典方法计算（尽管效率低下），但随着量子硬件的扩大，模拟更大的化学系统成为可能，包括传统上难以处理的化学系统，”谷歌量子软件工程师 Ryan Babbush 写道。
化学反应本质上是量子的，因为它们形成高度纠缠的量子叠加态。 换句话说，每个粒子的状态都不能独立于其他粒子进行描述，这会给用于处理 1 和 0 二进制值的计算机带来问题。
输入谷歌通用和电脑一样多，其中涉及量子位？ 位本身可以处于叠加状态，同时代表 1 和 0。
为了运行模拟，工程师们使用了一种称为变分量子本征解算器（VQE）的过冷量子计算电路？ 本质上是一个高度先进的建模系统，试图在量子水平上模仿我们大脑自己的神经网络。
信用：谷歌
当将 VQE 的结果与氢分子的实际释放能量进行比较时，曲线几乎完全匹配，如上图所示。
巴布布什解释说从定性和描述性化学模拟到定量和预测性模拟，“可以极大地使该领域现代化，以至于今天可以想象的例子只是冰山一角”。
我们正在处理现实建模的第一步，谷歌表示我们可以开始看到涉及化学的各种系统的应用：改进的电池、柔性电子产品、新型材料等等。
一种潜在的用途是模拟细菌产生肥料的方式。 人类生产肥料的方式对环境而言极其低效，每年消耗世界能源的 1-2% ? 因此，对所涉及的化学反应的理解的任何改进都可以产生巨大的收益。
不过，现在还处于早期阶段，虽然我们已经将 Google 的硬件描述为为了简单起见，关于我们是否已经破解了量子计算密码还没有。
有人说谷歌的机器仍然是原型机，部分量子计算机而不是真正的计算机。 但是，当科学家们讨论来龙去脉时那个论点，至少我们开始获得这项技术的好处？ 并可以展望不久的将来，计算能力几乎是难以想象的。
研究结果发表于物理评论X。
