最新一期《自然》杂志刊登了量子计算机领域一项重大突破:IBM公司科学家利用其研发的全新算法,成功在7量子位系统中模拟出氢化铍(BeH2)分子,是迄今量子系统模拟的最大、最复杂分子,打破了以往纪录。新研究意味着用小型量子系统研发新药和各种新材料指日可待。
当今超级计算机能模拟氢化铍和其他简单分子,并已在物理学和化学领域广泛应用。但模拟分子面临的最大挑战是计算化合物的基本能态,即必须模拟出每个原子内每个电子与其他所有原子的原子核间相互作用,这种相互作用遵循的是微观层面的量子力学原理,对传统超级计算机来说,模拟出这些量子特性的分子结构不仅要消耗大量能量,而且随着分子内原子数增加,模拟愈加困难。
科学家于是将目光投向量子计算机,认为其能克服传统计算机无法解决的难题。但量子计算机非常敏感,其准确性通常会受到温度或电磁场等波动的影响。此研究之前的纪录是,用3个量子位模拟出氢气这一结构简单的分子。
新研究打破了这一局限。IBM研究团队利用其开发的全新算法,在特定金属超导体制作的7量子位系统中计算出氢化锂(LiH)、氢气(H2)和氢化铍的最低能态,并模拟出这3种分子。其中氢化铍为迄今在量子系统中模拟的最复杂分子,创造了量子系统模拟新纪录。
研究人员表示,长期以来人们认为,量子计算机在数据传输和加密等领域的应用,还需很长时间才能实现,但新研究将目光从物理学转向化学领域,使量子系统有望率先在发现新药和新材料中发力。现有成熟量子计算机已经达到20个量子位,只要开发出更复杂的算法,就能模拟出包含数十个原子的复杂分子。IBM已经通过云服务公开其16个量子位计算机和各种量子化学算法,并呼吁化学界研究人员利用这些工具,进行模拟分子的研究。
总编辑圈点
我们祖先寻找新药物靠的是神农尝百草。直到华佗、李时珍,这种传统方法一直都占据主导。如今,随着现代科技的突飞猛进,研制新药物的方法也日新月异。科学家可以在计算机中模拟各种分子,筛选新药研制所需要的蛋白,甚至在一定程度上试验药物的效果。IBM的研究又进一步,它用量子计算机来模拟极其复杂的分子,让新药研制再次“鸟枪换炮”。
美国量子计算机制造商“原子计算”公司近日宣布,他们成功研制出了全球首台能运行超过1000个量子比特的量子计算机,打破了此前由IBM公司的“鱼鹰”创造的433个量子比特的纪录。这一重大突破有望提高量子计......
今天,2023世界制造业大会在安徽合肥开幕。大会由工业和信息化部、国务院国资委、安徽省人民政府等主办。本次大会一共有7个展馆,8万平方米,参展企业数量、展览面积双双创下历届之最,参展企业带来的展品涵盖......
19日从安徽省量子计算工程研究中心获悉,国产量子计算机操作系统本源司南PilotOS客户端正式上线,用户可以直接进行本地量子计算编程,不需要联网使用,实现用户对量子计算软件服务“打开即用”,助力量子计......
近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员杨维慎、副研究员班宇杰团队与中山大学陈小明院士团队合作,提出了“热驱动分子守门员”分离新概念,表明了金属-有机框架膜的氢气/二氧化碳分离选择性可由温度动态、可逆......
近日,中国科学院近代物理研究所原子物理中心科研人员与复旦大学合作,利用高电荷态六价的氧离子与氢气,氦相互作用,开展电荷交换量子态选择测量,模拟木星极光起源研究获得新进展,相关成果发表在美国天体物理杂志......
量子计算机似乎“天生”易出错,周围环境微小的扰动,如温度、压力或磁场变化,都会破坏它们脆弱的计算基础——量子比特。美国芝加哥大学普利兹克分子工程学院研究人员开发了一种新方法,可持续监测量子系统周围的噪......
人们的骨骼再生能力随着年龄的增长而下降,并因骨质疏松症等疾病而进一步下降。为了帮助改善人口老龄化,研究人员正在寻找能够改善骨骼再生的新疗法。现在,来自德累斯顿工业大学生物技术中心(BIOTEC)和医学......
NatureStructural&MolecularBiology在线发表了中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心竺淑佳研究组撰写的题为Distinctstructureandgatingme......
据西班牙肿瘤医学学会(SEOM)最新公布的数据显示,2023年西班牙将会有3万多例新发肺癌病例,这或许就使肺癌成为西班牙人群第二大常见的癌症类型,除了其较高的发病率外,这类癌症患者的5年生存率也是所有......
准确反映临床行为的疾病分子分类奠定了精准医疗的基础。计算机内分类器的发展加上基于DNA反应的分子实现标志着更强大的分子分类的关键进步,但处理多种分子数据类型仍然是一个挑战。2023年3月27日,上海交......