美國(guó)哈佛大學(xué)和澳洲昆士蘭大學(xué)的科學(xué)家利用量子計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確算出了氫分子所含的能量，這一突破性進(jìn)展可提升分子系統(tǒng)模擬的準(zhǔn)確性，拉開(kāi)了量子計(jì)算在化學(xué)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的序幕。相關(guān)研究發(fā)表在《自然?化學(xué)》雜志在線版上。

　　此次研究是量子計(jì)算機(jī)首次進(jìn)行準(zhǔn)確的分子計(jì)算。哈佛大學(xué)化學(xué)與化學(xué)生物系助理教授阿蘭?阿斯普魯?古茲克領(lǐng)導(dǎo)的理論化學(xué)家小組主要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)并進(jìn)行關(guān)鍵的計(jì)算，仿若計(jì)算機(jī)的“軟件”；而昆士蘭大學(xué)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家則主要負(fù)責(zé)量子計(jì)算機(jī)的組裝以及實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，恰似計(jì)算機(jī)運(yùn)行中所需的“硬件”。

　　古茲克表示，對(duì)于很多理論化學(xué)家來(lái)說(shuō)，最大的困擾便是如何能準(zhǔn)確地對(duì)化學(xué)分子系統(tǒng)進(jìn)行模擬。

　　研究人員使用了2個(gè)糾纏的光子編碼信息，并對(duì)氫分子系統(tǒng)進(jìn)行了模擬。每個(gè)光子計(jì)算出的能量級(jí)別可達(dá)20比特的準(zhǔn)確度，這使得氫分子的幾何態(tài)也能清晰可見(jiàn)，大大超出了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的能力范圍。

　　目前的超級(jí)計(jì)算機(jī)僅能對(duì)簡(jiǎn)單的分子系統(tǒng)進(jìn)行粗略的模擬，隨著原子數(shù)量以及分子系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，計(jì)算時(shí)間也將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。而量子計(jì)算機(jī)則具有解決這一問(wèn)題的巨大潛力，量子計(jì)算機(jī)擯棄二進(jìn)制，而采用量子比特（qubits）存儲(chǔ)信息，量子比特可以同時(shí)表達(dá)二進(jìn)制中的“0”和“1”，因此，在存儲(chǔ)更多信息的同時(shí)也大大縮減了計(jì)算時(shí)間，從而可以對(duì)化學(xué)分子系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的模擬。

　　古茲克表示，這一快速計(jì)算方式開(kāi)辟了準(zhǔn)確模擬復(fù)雜分子系統(tǒng)的新途徑，其不僅是量子計(jì)算在化學(xué)實(shí)際應(yīng)用中的突破，也可應(yīng)用于密碼學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域，并有望實(shí)現(xiàn)對(duì)能量構(gòu)成極低的膽固醇等復(fù)雜分子系統(tǒng)的計(jì)算和模擬。