谷歌研究人员首次在量子计算机上进行化学模拟

谷歌成功地在量子计算机上进行了最大规模的化学模拟。这一壮举可以打开化学的新领域，帮助许多行业迈出下一步。谷歌量子团队使用噪声鲁棒的可变分量子样本求解器(VQE)通过量子算法直接模拟化学机理。

这种计算侧重于真实化学体系的“Hartree-Fock”近似，但它是量子计算机上任何其他以前的化学计算的两倍，并且包含了十倍的量子门操作。Hartree-Fock是计算物理和化学中的一种近似方法，用于确定稳态下量子多体系统的波函数数和能量。

谷歌团队在《科学》杂志发表的一篇论文中写道：“重要的是，我们验证了为目前可用的量子计算机开发的算法能够达到实验预测所需的精度，从而揭示了实现量子化学系统逼真模拟的途径。”

该实验在Sycamore处理器上运行，该处理器最近被用来证明量子优势。

Sycamore有54个量子位，由140多个可单独调节的元件组成，每个元件都由高速模拟电脉冲控制。谷歌在其博客中解释说，要实现对整个设备的精确控制，需要对2000多个控制参数进行微调，即使是这些参数中的微小误差，也可以快速添加到总计算的重大误差中。

研究人员表示，对于除最小系统之外的所有量子化学方程，精确的解对于现代经典计算机来说都是遥不可及的。这是由于量子变量的数量和统计的指数标度。

研究人员解释说，通过使用量子计算机，本质上，计算机利用独特的量子力学特性来处理经典同行难以处理的计算，从而实现复杂化学过程的模拟。

今天的量子计算机足够强大，可以为一些任务提供明显的优势。然而，这种装置能否用于加速目前的量子化学模拟技术，还有待观察。

此外，研究团队还发布了实验的代码，将谷歌开源库“OpenFermion”用于化学量子计算。

研究人员补充说：“我们希望这个实验能够成为如何在量子处理器上进行化学计算的蓝图，成为实现物理模拟优势的起点。”

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