谷歌(gē)采用量子經典混合算(suàn)法，首次實現16個(gè)量子位化學計(jì)算(suàn)

         近日，谷歌(gē)與哥(gē)倫比亞大(dà)學團隊等采用新的量子經典混合算(suàn)法，實現了16個(gè)量子位的化學計(jì)算(suàn)，這是量子計(jì)算(suàn)機目前能夠完成的最大(dà)規模的化學計(jì)算(suàn)。

       理(lǐ)論上(shàng)，量子計(jì)算(suàn)機可(kě)以實現量子優勢，找到經典計(jì)算(suàn)機無法解決的特定問題的答(dá)案。量子計(jì)算(suàn)機擁有(yǒu)的量子位越多(duō)，其計(jì)算(suàn)能力就以指數(shù)級增強。

量子計(jì)算(suàn)機可(kě)應用于化學領域，比如進行(xíng)分子反應的模拟，将有(yǒu)助于開(kāi)發新型電(diàn)池或新藥。随着分子變大(dà)，化學模拟的複雜度與難度将呈指數(shù)級增長，量子計(jì)算(suàn)機則可(kě)能克服這些(xiē)挑戰。

此次，谷歌(gē)量子人(rén)工智能項目團隊、哥(gē)倫比亞大(dà)學和(hé)加州大(dà)學伯克利分校(xiào)的研究人(rén)員使用了蒙特卡羅算(suàn)法，在谷歌(gē)“懸鈴木”(Sycamore)量子計(jì)算(suàn)機上(shàng)采用16個(gè)量子位計(jì)算(suàn)分子的基态能量（即分子的最低(dī)能量基态），實現了迄今為(wèi)止規模最大(dà)的化學量子計(jì)算(suàn)。相關成果近日發展在《自然》(Nature)期刊。

         在研究中，前述團隊提出并實驗驗證了一種經典計(jì)算(suàn)和(hé)量子計(jì)算(suàn)相結合的新方法來(lái)進行(xíng)化學研究。這是一種将受約束的費米量子蒙特卡羅算(suàn)法(QMC)與量子計(jì)算(suàn)相結合的方法。費米量子蒙特卡羅算(suàn)法(QMC)是為(wèi)費米子(即一種包含電(diàn)子的量子粒子)量子物理(lǐ)模型所設計(jì)的蒙特卡羅算(suàn)法。

一般情況下，在經典計(jì)算(suàn)機上(shàng)運行(xíng)費米量子蒙特卡羅算(suàn)法，無法較好地模拟較大(dà)的分子。因此，團隊采取了經典計(jì)算(suàn)和(hé)量子計(jì)算(suàn)的混合方法來(lái)克服這一困難。為(wèi)了評估這種量子經典混合算(suàn)法的性能，研究人(rén)員使用16個(gè)量子位來(lái)計(jì)算(suàn)金剛石晶體(tǐ)中兩個(gè)碳原子的能量。

這項實驗比谷歌(gē)此前在“懸鈴木”量子計(jì)算(suàn)機上(shàng)進行(xíng)的化學計(jì)算(suàn)多(duō)出4個(gè)量子位，并取得(de)更精确的實驗結果，實現了目前為(wèi)止最大(dà)規模的化學量子計(jì)算(suàn)。