量子计算机准确算出氢分子能量

上一篇 / 下一篇  2010-12-12 21:28:59

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美国哈佛大学和澳洲昆士兰大学的科学利用量子计算机准确算出了氢分子所含的能量,这一突破性进展可提升分子系统模拟的准确性,拉开了量子计算在化学领域实际应用的序幕。相关研究发表在《自然—化学》(Nature Chemistry)杂志在线版上。

此次研究是量子计算机首次进行准确的分子计算。哈佛大学化学与化学生物系助理教授阿兰·阿斯普鲁·古兹克领导的理论化学家小组主要进行实验设计的协调并进行关键的计算,仿若计算机的“软件”;而昆士兰大学的实验物理学家则主要负责量子计算机的组装以及实验的实施,恰似计算机运行中所需的“硬件”。

古兹克表示,对于很多理论化学家来说,最大的困扰便是如何能准确地对化学分子系统进行模拟。

研究人员使用了2个纠缠的光子编码信息,并对氢分子系统进行了模拟。每个光子计算出的能量级别可达20比特的准确度,这使得氢分子的几何态也能清晰可见,大大超出了传统计算机的能力范围。

目前的超级计算机仅能对简单的分子系统进行粗略的模拟,随着原子数量以及分子系统复杂程度的增加,计算时间也将呈指数级增长。而量子计算机则具有解决这一问题的巨大潜力,量子计算机摈弃二进制,而采用量子比特(qubits)存储信息,量子比特可以同时表达二进制中的“0”和“1”,因此,在存储更多信息的同时也大大缩减了计算时间,从而可以对化学分子系统进行准确、快速的模拟。

古兹克表示,这一快速计算方式开辟了准确模拟复杂分子系统的新途径,其不仅是量子计算在化学实际应用中的突破,也可应用于密码学和材料科学等领域,并有望实现对能量构成极低的胆固醇等复杂分子系统的计算和模拟。(美国哈佛大学和澳洲昆士兰大学的科学家利用量子计算机准确算出了氢分子所含的能量,这一突破性进展可提升分子系统模拟的准确性,拉开了量子计算在化学领域实际应用的序幕。相关研究发表在《自然—化学》(Nature Chemistry)杂志在线版上。

此次研究是量子计算机首次进行准确的分子计算。哈佛大学化学与化学生物系助理教授阿兰·阿斯普鲁·古兹克领导的理论化学家小组主要进行实验设计的协调并进行关键的计算,仿若计算机的“软件”;而昆士兰大学的实验物理学家则主要负责量子计算机的组装以及实验的实施,恰似计算机运行中所需的“硬件”。

古兹克表示,对于很多理论化学家来说,最大的困扰便是如何能准确地对化学分子系统进行模拟。

研究人员使用了2个纠缠的光子编码信息,并对氢分子系统进行了模拟。每个光子计算出的能量级别可达20比特的准确度,这使得氢分子的几何态也能清晰可见,大大超出了传统计算机的能力范围。

目前的超级计算机仅能对简单的分子系统进行粗略的模拟,随着原子数量以及分子系统复杂程度的增加,计算时间也将呈指数级增长。而量子计算机则具有解决这一问题的巨大潜力,量子计算机摈弃二进制,而采用量子比特(qubits)存储信息,量子比特可以同时表达二进制中的“0”和“1”,因此,在存储更多信息的同时也大大缩减了计算时间,从而可以对化学分子系统进行准确、快速的模拟。

古兹克表示,这一快速计算方式开辟了准确模拟复杂分子系统的新途径,其不仅是量子计算在化学实际应用中的突破,也可应用于密码学和材料科学等领域,并有望实现对能量构成极低的胆固醇等复杂分子系统的计算和模拟。

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