Google研究人员首次在量子计算机上进行了化学模拟

Google已成功设法在量子计算机上执行了最大的化学模拟。这一壮举可以开启化学领域的新领域，并帮助许多行业迈出下一步。Google AI Quantum团队使用了一种噪声健壮的变分量子本征求解器(VQE)，以通过量子算法直接模拟化学机理。

该计算集中在实际化学系统的“ Hartree-Fock”近似上，但是它是量子计算机上任何其他先前化学计算的两倍，并且包含十倍的量子门操作。在计算物理和化学领域，Hartree-Fock是一种近似方法，用于确定平稳状态下的量子多体系统的波函​​数和能量。

Google小组在《科学》杂志上发表的一篇论文中写道：“重要的是，我们验证了 当前可用的量子计算机开发的算法可以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的模拟的途径。”

该实验在Sycamore处理器上运行，该处理器最近用于证明量子至上性。

Sycamore具有54比特，由140多个单独可调的元件组成，每个元件都由高速，模拟电脉冲控制。谷歌在博客中解释说，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，即使这些参数中的微小错误也可以迅速将总计算中的较大错误加起来。

为纪念活动，Alphabet和Google首席执行官Sundar Pichai在推特上写道：

研究人员说，除了最小的系统以外，对于所有的量子化学方程式，确切的解决方案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缩放。

研究人员解释说，通过使用量子计算机，就其本质而言，该计算机利用独特的量子力学特性来处理其经典同行难以进行的计算，从而可以实现复杂化学过程的模拟。

当今的量子计算机功能强大，足以为某些任务提供明显的计算优势，但是，这种设备是否可以用于加速当前的量子化学模拟技术仍有待观察。

此外，研究小组还发布了该实验的代码，该代码使用了Google的开放源代码库“ OpenFermion”，用于化学量子计算。

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