IBM Q是企業和科研機關提供一種商用化的量子計算平台。其研究人員宣布了在量子模拟領域取得了重大的進展，用量子計算機進行化學模拟，可以達到傳統計算機從未達到過的精确水準，量子模拟的直接應用。他們宣布在自己的超導量子裝置上實作了一種新的量子算法，這種算法可以模拟真實分子，能夠高效精确地計算出小分子電子的最低能态。
IBM Q 團隊利用這種算法成功模拟了迄今為止量子計算機所能模拟的最大的氫化铍（BeH2）分子，發表在最新的《自然》上。
IBM Q系統設計是用來處理過于複雜和發展太快，以至于傳統計算系統無法處理的各種問題。量子計算的首個也是最有前景的一個應用是在化學領域。即使簡單的分子（如咖啡因），其中的量子态數量也可能大得令人震驚 - 大到科學家能建構的所有傳統計算存儲器和處理能力都無法處理。
IBM Q 團隊所使用的量子裝置中的量子處理器 (quantum processor) 包含 7 個超導量子比特，他們在充分評估自己量子處理器性能的前提下，設計了一種新的量子算法：
1、首先，用一種新的映射 (mapping) 方法将分子的“哈密頓量”映射到量子比特的哈密頓量，這種映射方法可以減少量子模拟需要的量子比特數量。
2、利用一些量子門操作來操作連接配接在量子比特上的量子電路 (quantum circuit，圖中蜿蜒線)，進而制備哈密爾頓量的試驗基态。
3、将量子處理器驅動到試驗基态，并進行測量，得到制備的試驗态的能量。
4、将測量的能量值回報到一段傳統的優化程式中，操作下一個量子電路以驅動量子處理器，以便進一步減少能量。
5、執行步驟 2、3 和 4 疊代直到獲得的最低能量達到所需精度。
由于之前的量子模拟工作的低效率，隻能模拟包含氫氦的分子，相比之下，這項工作的一個優勢是可以模拟包含電子更多的分子，在他們現有的量子裝置下最大可以到 BeH2（包含 6 個電子，用 6 個量子比特模拟）。該團隊表示，随着量子處理器發展，使用這種量子技術，可以很輕松的模拟出更大的分子。
雖然 BeH2 是迄今為止由量子計算機模拟的最大的分子，但是考慮分子本身模型仍然足夠簡單，可以讓傳統計算機精确地模拟。是以它可以作為一個測試方案，來測試這種七量子比特處理器的計算極限，并為分子能量研究奠定基礎。研究組表示，相信不久的将來，随着量子處理器內建度的增加，運算能力的發展，運用這項技術可以探索超出傳統計算機能力的複雜大分子.
IBM 科學家開發了各種技術來高效地在量子處理器上模拟各種化學問題，而且正在對各種分子進行實驗性認證。未來的目标是擴充到更複雜的分子，嘗試比傳統計算機更精确地預測各種化學屬性。
本文轉自d1net（轉載）