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发帖数: 4055 | 1 IBM用量子计算机成功模拟分子，成果登上《自然》封面
澎湃新闻记者 王心馨
2017-09-15 20:20 来源：澎湃新闻
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全世界都在期待第一台量子计算机的诞生。为了尽早实现这一个目标，无论是政府部门
、大型科技公司还是众多的初创企业都在不断努力。
作为老牌科技公司，IBM显然已经走在了前面。当地时间9月13日，IBM宣布，在自己的
超导量子设备上实现了一种新的量子算法，这种算法可以模拟真实分子，能够高效精确
地计算出小分子电子的最低能态（energy state）。此次他们就用量子计算机推导了氢
化铍（BeH2）分子的最低能量状态。该研究成为了《自然》杂志最新一期的封面文章。
《自然》杂志封面
在理解这次IBM团队取得的成功前，你可能得先知道什么是量子模拟（quantum
simulation）。简单来说，由于量子计算机是基于量子力学基本原理运行的计算机，对
于同样遵循量子力学的微观粒子体系，相比于传统计算机使用一些方法去近似，量子计
算机可以用很少的计算资源完美地模拟出体系状态。
《自然》杂志的封面文章指出，量子化学是量子计算最有前景的应用之一，了解分子的
能量状态更是理解化学反应的关键。使用量子技术进行分子模拟就是发现化合物的基态
，也就是最稳定的状态。不过，要想真正了解一个分子的基态，研究者需要模拟每一个
原子中的每一个电子是如何与其它原子核相互作用的，甚至还要模拟在如此小的尺度上
发生的量子效应。迄今为止，人类只在量子设备上实验模拟了最小的分子系统。
7个量子比特
这一次，IBM团队的成功在于利用量子计算机的计算优势创建了一种新算法，具有对大
分子进行类似运算的潜力。具体来说就是，利用包含有7 个超导量子比特（
superconducting qubit）的量子处理器，通过将分子轨道（molecular orbitals）上
的电子结构（electronic structure）映射到量子处理器上，可以计算出电子的最低能
态。在IBM的实验中，实验的出错率在2%到4%之间。
量子计算机模拟分子的过程
通过精确预测新分子的结构、推测新分子与其它化合物的反应，量子计算大大简化了化
学合成过程。换句话说，虽然模拟是一个微小的成功。但实际上，这是迈向用量子计算
机进行复杂分子模拟的第一步。量子计算机的应用将为化学合成领域带来重要的商业突
破。
IBM的官方博客称，相信不久的将来，随着量子处理器集成度的增加，运算能力的发展
，运用这项技术可以探索超出传统计算机能力的复杂大分子，准确地预测其化学反应，
这将极大的推动新化肥，新药甚至是新的可再生能源的研究。
相比传统计算机，量子计算机的最大区别在于：传统计算机只能按照时间顺序一个个地
解决问题，而量子计算机却可以同时解决多个问题。
传统计算机使用的运算规则是二进制，用0和1记录信息状态。但量子计算机由量子状态
来描述信息，根据量子的特性它可以同时表示多种状态，并同时进行叠加运算，因而拥
有更快速的运算方式。
IBM在量子计算领域可谓是野心勃勃。在今年3月份，IBM就曾对外宣布，今年要推出全
球第一个商业化量子计算云服务：IBM Q。这也是全球第一个收费的量子计算云服务系
统。当时IBM表示，未来，新系统可以为全球的研究人员服务，处理传统电脑无法解决
的复杂计算，成为未来培育量子计算市场的关键。
除了IBM外，谷歌也是外界公认的量子计算领域的领头羊。目前，谷歌已制造出9量子比
特的机器，并计划今年增加至49量子比特，实现“量子霸权”。 | m********5
发帖数: 17667 | 2 新时代到来了
码工的时代谢幕了
【在 t*******a 的大作中提到】
: IBM用量子计算机成功模拟分子，成果登上《自然》封面
: 澎湃新闻记者 王心馨
: 2017-09-15 20:20 来源：澎湃新闻
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: 全世界都在期待第一台量子计算机的诞生。为了尽早实现这一个目标，无论是政府部门
: 、大型科技公司还是众多的初创企业都在不断努力。
: 作为老牌科技公司，IBM显然已经走在了前面。当地时间9月13日，IBM宣布，在自己的
: 超导量子设备上实现了一种新的量子算法，这种算法可以模拟真实分子，能够高效精确
: 地计算出小分子电子的最低能态（energy state）。此次他们就用量子计算机推导了氢
: 化铍（BeH2）分子的最低能量状态。该研究成为了《自然》杂志最新一期的封面文章。
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