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新材料如何实现“量子奔跑”-千龙网?中国首都网

2018-03-22 19:41

新华社北京3月21日电 特稿:新材料如何实现“量子飞跃;

新华社记者彭茜

长期以来,人们对量子信息技术利用的关注始终集中在数据传输和加密等领域。新研究将目光转向化学领域,使量子体制有望助力开发新药和新材料等。研究人员最近利用量子计算机对简单分子进行建模,实现新材料的“量子奔跑;,成为量子计算商用化的开端。

美国《麻省理工科技评论》日前将“材料的量子飞跃;列入2018全球十大冲破性技术。

量子计算助力分子建模

美国国际商用机器公司(IBM)率先取得攻破,采用7量子比特的量子计算机对小分子的电子构造成功进行仿真计算,相干成果发表在英国《自然》杂志上。借助该技巧,科学家能懂得分子的各个方面信息,开发出更有效药物和能源效力更高的新材料。

量子计算机如何带来材料的“量子奔腾;?首先,从量子计算基本原理看,量子计算机与传统计算机最大差异是运算方式:传统计算机的计算单位是比特,只能处于0或1的二进制状态;而量子计算机则将信息存储在量子比特中,量子比特以0和1的叠加态存在,并可应用量子纠缠和量子叠加等独特的量子效应进行信息处理,香港亚视同步报码,极大提高计算效率。

具体在材料研发范畴,最大挑战是在分子建模中计算化合物的基本能态,即必须模拟出每个原子内电子与其余原子的彼此作用,这种相互作用遵照量子力学原理。用传统计算机模拟这些分子结构要消耗大量能量,且随着分子内原子数增加,模拟更加艰难。相反,量子计算机在模拟这些存在量子特点的分子结构方面有天然优势。

IBM研究团队采取全新算法,利用特定金属超导系统作的量子计算机计算出氢化锂、氢气和氢化铍的最低能态,并模拟出这3种分子。氢化铍是迄今在量子体系中模拟的最复杂分子,发明了量子系统模拟新纪录。此外,IBM还通过云服务公开其16个量子位计算机和各种量子化学算法,呐喊化学家利用这些工具进行模拟分子的研讨。

寰球各大科技巨头争相在材料研发范围试水量子计算。谷歌跟大众汽车配合,应用量子打算模拟和优化开发电动汽车所用的高性能电池结构,发现更智能的汽车和更好的基础设施。

谷歌还在线免费开放开源量子计算软件OpenFermion,化学家和资料学家可应用谷歌软件改编算法跟方程,从而让化学模仿能在量子计算机上运算。这款软件包含一个算法库,能在量子计算机上模拟电子的彼此作用,帮助迷信家将化学分子模拟试验和材料描述为量子盘算机能够理解的编程方法,节省大批时间。

中国科技企业奋勇争先

材料的“量子飞跃;让人看到了量子计算更加贴近生活的运用处景。目前,中国的量子计算实际和应用研究方兴未艾,但与国外尚有差距。领跑寰球量子计算领域的是IBM、谷歌等科技公司,而中国量子计算还停留在高校实验室研究阶段,企业的商业化运用尚不成熟。

中国科学院物理所研究员、北京凝聚态物理国度实验室首席科学家丁洪此前接受媒体采访时说,量子通讯和量子计算是量子信息技术的两个重要方面,诚然中国科学技术大学潘建伟团队的工作让中国在量子通信方面走到了世界最前列,但在量子计算这个更广阔的领域,中国与美国仍有差距。

不过,中国科技公司已开始在这方面大力布局,阿里、腾讯、百度先后成破了量子计算实验室,68kjcom最快开码,力求在该领域抢占赛道。据悉,目前相关实验室均处在“招兵买马;阶段,对量子信息技术、物理、数学、计算机等领域人才的须要十分迫切。

阿里云量子技术首席科学家施尧耘接收记者采访时说,阿里正盘算在北京建立量子计算团队,重点研究利用量子算法开发新材料和药物。当初量子计算在开发新材料方面的应用仍处在早期阶段,但有望在5年内成熟。

施尧耘认为,目前量子计算在美国已进入市场最佳调配资源期。不光多少个大公司有重大投入,资本市场也已进入这个领域,缔造了多个创业公司。对技能进步的纯粹追求、效率至上的观点以及良好待遇等因素,使企业对人才有巨大吸引力,也使得企业成为美国“量子国家队;的主力军。

“中国发展量子计算可能借鉴之处在于:加速大量量、高品德的人才培养,鼓励人才自由流动,支持和激励企业进入,鼓励国际化。;施尧耘说。

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