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| 17 April, 2012 | 一般 | (8 Reads)
美國哈佛大學和澳洲昆士蘭大學的科學家利用量子計算機準確算出了氫分子所含的能量,這一突破性進展可提升分子系統模擬的準確性,拉開了量子計算在化學領域實際應用的序幕。相關研究發表在《自然—化學》(Nature Chemistry)雜誌在線版上。 此次研究是量子計算機首次進行準確的分子計算。哈佛大學化學與化學生物系助理教授阿蘭·阿斯普魯·古茲克領導的理論化學家小組主要進行實驗設計的協調並進行關鍵的計算,仿若計算機的「軟件」;而昆士蘭大學的實驗物理學家則主要負責量子計算機的組裝以及實驗的實施,恰似計算機運行中所需的「硬件」。 古茲克表示,對於很多理論化學家來說,最大的困擾便是如何能準確地對化學分子系統進行模擬。 研究人員使用了2個糾纏的光子編碼信息,並對氫分子系統進行了模擬。每個光子計算出的能量級別可達20比特的準確度,這使得氫分子的幾何態也能清晰可見,大大超出了傳統計算機的能力範圍。 目前的超級計算機僅能對簡單的分子系統進行粗略的模擬,隨著原子數量以及分子系統複雜程度的增加,計算時間也將呈指數級增長。而量子計算機則具有解決這一問題的巨大潛力,量子計算機擯棄二進制,而採用量子比特(qubits)存儲信息,量子比特可以同時表達二進制中的「0」和「1」,因此,在存儲更多信息的同時也大大縮減了計算時間,從而可以對化學分子系統進行準確、快速的模擬。 古茲克表示,這一快速計算方式開闢了準確模擬複雜分子系統的新途徑,其不僅是量子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,並有望實現對能量構成極低的膽固醇等複雜分子系統的計算和模擬。