Google已成功設法在量子計算機上執行了最大的化學(xué)模擬。這一壯舉可以開(kāi)啟化學(xué)領(lǐng)域的新領(lǐng)域，并幫助許多行業(yè)邁出下一步。Google AI Quantum團隊使用了一種噪聲健壯的變分量子本征求解器(VQE)，以通過(guò)量子算法直接模擬化學(xué)機理。

該計算的重點(diǎn)是真實(shí)化學(xué)系統的“ Hartree-Fock”近似值，但是它是量子計算機上任何其他先前化學(xué)計算的兩倍，并且包含十倍的量子門(mén)操作。在計算物理和化學(xué)領(lǐng)域，Hartree-Fock是一種近似方法，用于確定平穩狀態(tài)下的量子多體系統的波函??數和能量。

Google團隊在發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的論文中寫(xiě)道：“重要的是，我們驗證了為當前可用的量子計算機開(kāi)發(fā)的算法可以達到實(shí)驗預測所需的精度，從而揭示了實(shí)現量子化學(xué)系統逼真的模擬的途徑。”

該實(shí)驗在Sycamore處理器上運行，該處理器最近用于證明量子至上性。

Sycamore有54個(gè)量子位，由140多個(gè)單獨可調的元件組成，每個(gè)元件都由高速，模擬電脈沖控制。谷歌在博客中解釋說(shuō)，要實(shí)現對整個(gè)設備的精確控制，需要對2000多個(gè)控制參數進(jìn)行微調，即使這些參數中的微小錯誤也可以迅速加總到總計算中的較大錯誤。

研究人員說(shuō)，除了最小的系統以外，對于所有的量子化學(xué)方程式，確切的解決方案對于現代經(jīng)典計算機來(lái)說(shuō)都是遙不可及的。這是由于量子變量的數量和統計的指數縮放。

研究人員解釋說(shuō)，通過(guò)使用量子計算機，就其本質(zhì)而言，該計算機利用獨特的量子力學(xué)特性來(lái)處理其經(jīng)典同行難以進(jìn)行的計算，從而可以實(shí)現復雜化學(xué)過(guò)程的模擬。

當今的量子計算機功能強大，足以為某些任務(wù)提供明顯的計算優(yōu)勢，但是，這種設備是否可以用于加速當前的量子化學(xué)模擬技術(shù)仍有待觀(guān)察。

此外，研究小組還發(fā)布了該實(shí)驗的代碼，該代碼使用了Google的開(kāi)放源代碼庫“ OpenFermion”，用于化學(xué)量子計算。

研究人員補充說(shuō)：“我們希望該實(shí)驗成為如何在量子處理器上進(jìn)行化學(xué)計算的藍圖，并成為實(shí)現物理模擬優(yōu)勢的起點(diǎn)。”