IBM开创了用量子计算模拟化学的新方法

IBM科学家已经开发出一种新的方法来模拟量子计算机上的分子，这有可能有助于化学和材料科学的革命。科学家们成功地使用了一个七比特的量子处理器铍氢化物的分子结构来解决问题（BeH2）–最大的分子模拟在量子计算机的日期。研究结果表明，近期量子系统有可能探索我们可能对复杂化学反应有认识的方法，从而有助于实际应用。

该团队实现了一种新算法，该算法对于模拟所需的量子运算数量是有效的。采用六比特七比特处理器他们能够测量BeH2的最低能量状态，了解化学反应的一个关键测量。虽然该模型可以对BeH2经典计算机模拟，IBM的做法有可能向调查规模较大的分子，将传统上被视为超越经典计算方法的适用范围，为更强大的量子系统的建设。这些结果今天发表在同行评审杂志的封面上。

帮助展示量子计算机是善于模拟分子、开发商和IBM问经验的用户现在可以访问一个量子化学jupyter笔记本。开放源码的量子化学jupyter笔记本（可通过开放存取qiskit GitHub的回购）允许用户探索一种基态能量模拟小分子如氢和氢化锂。一年多前，IBM通过在云上放置一个健壮的五量子比特量子计算机，让任何人自由访问，并且最近升级到一个16位的处理器，供beta访问。PCBA加工

原子和分子的相互作用是我们周围世界所有物质的责任。然而，即使是当今最强大的超级计算机也不能精确地模拟像咖啡因这样简单的化合物中所有电子的相互作用行为。目标是，我们将不得不使用量子计算机完全分析分子和化学反应的能力，这将有助于加快研究和导致创造新材料，开发更多个性化的药物，或者发现更有效的和可持续的能源。

“多亏了诺贝尔奖获得者Richard Feynman，如果公众知道量子的一点，它就知道大自然是量子力学的。这是我们最新的研究证明——我们有潜力使用量子计算机来提高我们对世界自然现象的认识，”Dario Gil说，他是AI研究的副主席和IBM研究的IBM Q。“在未来几年，我们预计IBM的Q系统的能力超过今天的传统计算机可以做的，并开始成为一个工具，如化学，生物，医疗保健和材料科学领域的专家。”

“IBM团队开展了一个令人印象深刻的系列实验，保持着最大的分子所模拟的量子计算机上，说：”áN aspuru Guzik，哈佛大学化学与化学生物学教授。当量子计算机能够以精确的数值方式进行化学模拟时，最有可能的是当我们有适当的纠错和大量的逻辑量子位时，场就会被破坏。精确的预测将导致不需要实验校准的分子设计。这可能会导致发现新的小分子药物或有机材料。”

科学家们没有把以前已知的经典计算方法强迫到量子硬件上，而是通过构建一种适合当前可用量子设备能力的算法来逆转这种方法。这允许提取最大的量子计算能力，以解决经典计算机的指数增长困难的问题。为了描述计算能力，IBM采用了一种新的度量方法——量子体积。它解释了量子比特的数量和质量、电路连接和操作的错误率。

化学是一个更广泛的问题的例子，量子计算机可能非常适合处理。量子计算机也有探索复杂优化程序的潜力，如运输、物流或金融服务。他们甚至可以帮助机器学习和人工智能，这依赖于优化算法。今年早些时候，IBM的科学家和合作者证明了在量子计算机上运行某种类型的机器学习算法有一个明确的优势。

对于未来的量子应用程序，IBM期望在经典机器上运行问题的某些部分，而计算上最困难的任务可能被卸载到量子计算机上。这就是企业和行业将如何将量子计算纳入其技术基础设施和解决方案的方法。为了今天开始，开发人员、程序员和研究人员可以运行量子算法，使用单个量子比特，并在IBM Q体验中探索教程和模拟。IBM也有商业伙伴通过IBM研究前沿研究所探索实际的量子应用程序。

关于IBM的研究

七多年来，IBM研究已经确定了信息技术的未来，在六大洲的12个实验室有3000多名研究人员。IBM的科学家已经产生了六位诺贝尔奖获得者，美国国家技术奖章10、五的美国国家科学奖章，六图灵奖，在美国国家科学院19位入选者和20位入选者进入美国国家发明家名人堂。