谷歌量子计算取得新突破：首次实现化学反应的量子模拟

最近，谷歌的量子计算机登上了Science杂志封面，他们成功用12个量子比特模拟了二氮烯的异构化反应。

为什么要用量子计算机来进行模拟化学分子？

据了解，化学反应是一个复杂的过程，以其中比较简单的苯分子（C₆H₆）为例，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。

为了求解量子化学中各种方程的解，需要合适的算法和超高性能的计算力。

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。

算法具备了，但需要合适的量子计算机。

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来尝试解决这个问题。

结果显示，谷歌量子计算机求得的结果与真实值几乎完全吻合。

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。

虽然精确度还有待提高，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”。

未来可以将这种算法扩大规模，来模拟更复杂的反应。而要模拟更大分子的反应，还需要更多的量子比特。