谷歌量子計算再迎裡程碑式突破

2020-09-22 衛報

在我們對量子技術的眾多預期中，最令人興奮的一項就是以前所未有的水平上模擬化學過程。現在，我們完成了對化學反應的第一次成功模擬。

Google AI Quantum與合作者團隊使用了54量子位的量子處理器Sycamore，模擬被稱為重氮化合物的分子構型的變化。

就化學而言，這是我們所知道的最簡單的反應之一。二氮烯是一對雙鍵連接的氮原子，每個氮原子上再接一個氫原子。

然而，量子計算機準確地描述了氫位置的變化以形成不同的重氮異構體。研究團隊還使用他們的系統準確刻畫了越來越大的鏈中氫的結合能。

儘管這兩個模型聽起來很簡單，但意義非凡。在量子力學的層面上，化學是多種可能性的複雜組合。

受限於經典計算機的算力，考慮反應中的量子物理學本質上所具有無限的組合，實在太過困難。

另一方面，量子計算機是基於相同的量子概率原理構建的，而正是這些原理控制著化學反應。

稱為量子位的邏輯單元以「或/和」的模糊狀態存在。當與系統中其他量子位結合使用時，它為計算機工程師提供了一種獨特的計算方法。

為充分利用這些量子力學特性而專門制定的算法可提供捷徑，把傳統超級計算機要花數千年的時間才能完成的任務，縮短到幾分鐘。

實際上，為了驗證量子處理器Sycamore對二氮烯的模擬結果，谷歌的工程師又利用超級計算機重新計算了一遍，而運算效率差異顯著。

模擬二氮烯，Sycamore處理器使用了54個量子位中的12個。

該團隊還突破了將經典與量子過程結合起來的算法的極限。

所有這些都令人倍感振奮，向我們許諾一個更加美好的未來：量子計算幫助我們設計更堅固的材料，篩選出更有效的藥物，甚至揭示出宇宙量子骰子的更多秘密。

在量子處理器上為二氮烯建模僅僅是一個開始。

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