美國哈佛大學和澳洲昆士蘭大學的(de)科學家利用量(liàng)子計算機準確算出了氫分子所含的能量,這一突破性(xìng)進展可提升分子係統模(mó)擬的(de)準確性,拉開了量(liàng)子計算在(zài)化學領域實際應用的序幕。相關研究發表在《自然?化學》雜誌在線版上。
此次研究是(shì)量子計算機首次進行準確(què)的分(fèn)子計算。哈佛大學化學與化學生物係助理教授阿蘭?阿(ā)斯普魯?古(gǔ)茲克領導的理論化學家小組主(zhǔ)要進行實驗設計的協調並進行關鍵的計(jì)算,仿若計算機的“軟件”;而昆士蘭大學(xué)的實驗物理學家則主要負責量子計算機的組裝以及(jí)實驗的實施,恰似計算機運行中所需的“硬件”。
古(gǔ)茲克表示,對於很多理論化學家(jiā)來說,最大的(de)困擾便是如何能準(zhǔn)確地對化學分子係統進(jìn)行模擬。
研究人員使用了2個糾(jiū)纏的光子編碼信息,並對氫分子係(xì)統進行了模擬。每個(gè)光子計算出的能量級別可達20比特的準確度,這(zhè)使得氫分子的幾何態也能清晰可見,大大超出了傳統計算(suàn)機的能力範圍。
目前的超(chāo)級計算機僅能對簡單的分子係統進行粗略的模擬,隨著(zhe)原(yuán)子數量以及分子係統複雜程度的增加,計算時(shí)間也將呈指數級增長。而量子計算機則具有解決這一問(wèn)題的巨大潛力,量(liàng)子計算(suàn)機擯棄(qì)二進製,而采用量子比特(qubits)存儲(chǔ)信息(xī),量子比特(tè)可以同(tóng)時表達二進製中的“0”和“1”,因此,在存儲更多(duō)信息的同(tóng)時也大大(dà)縮減了計算時間,從而可以對化學分子係統進行準確、快速的模擬。
古茲克表示,這一快速計算方式開辟了準確(què)模擬複雜(zá)分子係統的新途徑,其不僅是量子(zǐ)計算在化學實際應用中的突破,也可應用於密碼學和材料科學等領域(yù),並有望實現對能量構成極低的膽固醇等複雜分子係統的計(jì)算和模擬。
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更多>2018-10-12