量子系統模擬分子再創紀錄

　　最新一期《自然》雜志刊登了量子計算機領域一項重大突破：IBM公司科學家利用其研發的全新算法，成功在7量子位系統中模擬出氫化鈹（BeH2）分子，是迄今量子系統模擬的最大、最復雜分子，打破了以往紀錄。新研究意味著用小型量子系統研發新藥和各種新材料指日可待。

　　當今超級計算機能模擬氫化鈹和其他簡單分子，并已在物理學和化學領域廣泛應用。但模擬分子面臨的最大挑戰是計算化合物的基本能態，即必須模擬出每個原子內每個電子與其他所有原子的原子核間相互作用，這種相互作用遵循的是微觀層面的量子力學原理，對傳統超級計算機來說，模擬出這些量子特性的分子結構不僅要消耗大量能量，而且隨著分子內原子數增加，模擬愈加困難。

　　科學家于是將目光投向量子計算機，認為其能克服傳統計算機無法解決的難題。但量子計算機非常敏感，其準確性通常會受到溫度或電磁場等波動的影響。此研究之前的紀錄是，用3個量子位模擬出氫氣這一結構簡單的分子。

　　新研究打破了這一局限。IBM研究團隊利用其開發的全新算法，在特定金屬超導體制作的7量子位系統中計算出氫化鋰（LiH）、氫氣（H2）和氫化鈹的最低能態，并模擬出這3種分子。其中氫化鈹為迄今在量子系統中模擬的最復雜分子，創造了量子系統模擬新紀錄。

　　研究人員表示，長期以來人們認為，量子計算機在數據傳輸和加密等領域的應用，還需很長時間才能實現，但新研究將目光從物理學轉向化學領域，使量子系統有望率先在發現新藥和新材料中發力。現有成熟量子計算機已經達到20個量子位，只要開發出更復雜的算法，就能模擬出包含數十個原子的復雜分子。IBM已經通過云服務公開其16個量子位計算機和各種量子化學算法，并呼吁化學界研究人員利用這些工具，進行模擬分子的研究。

　　總編輯圈點

　　我們祖先尋找新藥物靠的是神農嘗百草。直到華佗、李時珍，這種傳統方法一直都占據主導。如今，隨著現代科技的突飛猛進，研制新藥物的方法也日新月異。科學家可以在計算機中模擬各種分子，篩選新藥研制所需要的蛋白，甚至在一定程度上試驗藥物的效果。IBM的研究又進一步，它用量子計算機來模擬極其復雜的分子，讓新藥研制再次“鳥槍換炮”。