Popular science work
美國(guó)IBM公司與日本理化學(xué)研究所科學(xué)家攜手，讓量子計(jì)算機(jī)與超級(jí)計(jì)算機(jī)聯(lián)合，成功模擬了多種分子的量子行為。這項(xiàng)發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》和《物理化學(xué)B》雜志的研究成果，為化學(xué)及藥物研發(fā)開辟了新路徑。
在醫(yī)療和工業(yè)催化領(lǐng)域，預(yù)測(cè)分子反應(yīng)行為的關(guān)鍵在于解析其電子量子態(tài)。量子計(jì)算機(jī)雖能加速這一計(jì)算過程，但現(xiàn)有技術(shù)仍存在誤差隱患，而傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)恰好能及時(shí)捕捉并修正這些誤差。
在最新研究中，科學(xué)家們讓IBM“鷺”量子計(jì)算機(jī)與日本的“富岳”超級(jí)計(jì)算機(jī)“聯(lián)袂演出”，并通過空間量子動(dòng)力學(xué)算法，在127個(gè)量子比特的協(xié)同下，成功模擬了氮分子及兩種鐵硫化合物的量子態(tài)。這些模擬的創(chuàng)新之處在于：量子計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)核心運(yùn)算，超級(jí)計(jì)算機(jī)則扮演“質(zhì)檢員”角色——當(dāng)“鷺”的計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)電子數(shù)異常時(shí)，“富岳”會(huì)立即剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，指導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)重新計(jì)算。
IBM量子計(jì)劃副總裁杰·甘貝塔評(píng)價(jià)道，這種混合模式雖暫未超越超級(jí)計(jì)算機(jī)的獨(dú)立性能，但已展現(xiàn)出與傳統(tǒng)方法分庭抗禮的實(shí)力。計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威、美國(guó)克利夫蘭診所肯尼思·莫瑞茲教授也表示，其團(tuán)隊(duì)開發(fā)的空間量子動(dòng)力學(xué)算法改良版已能模擬溶液環(huán)境中的分子，這使化學(xué)實(shí)驗(yàn)建模更貼近現(xiàn)實(shí)。他預(yù)言，算法優(yōu)化后，量子—經(jīng)典計(jì)算機(jī)組合有望在一年內(nèi)展現(xiàn)顯著優(yōu)勢(shì)。
與此同時(shí)，科技巨頭英偉達(dá)也已開發(fā)出支持混合計(jì)算的軟件平臺(tái)。微軟公司強(qiáng)調(diào)，量子計(jì)算、超級(jí)計(jì)算與人工智能的“三重奏”，將重塑化學(xué)和材料科學(xué)。
不過，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院馬庫(kù)斯·雷埃教授持審慎態(tài)度。他表示，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果令人鼓舞，但這種方法能否成為進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算的首選，仍需觀察其在大分子模擬中的表現(xiàn)。
目前，日本理化學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)室已升級(jí)搭載錯(cuò)誤率更低的IBM新型量子處理器。研究團(tuán)隊(duì)正雙管齊下：既優(yōu)化空間量子動(dòng)力學(xué)算法，又提升“鷺”與“富岳”的協(xié)同效率。
來源：科技日?qǐng)?bào)
