量子计算与传统超算联袂模拟分子行为

科技日报北京7月7日电 （记者刘霞）美国IBM公司与日本理化学研究所科学家携手，让量子计算机与超级计算机联合，成功模拟了多种分子的量子行为。这项发表于《科学进展》和《物理化学B》杂志的研究成果，为化学及药物研发开辟了新路径。

在医疗和工业催化领域，预测分子反应行为的关键在于解析其电子量子态。量子计算机虽能加速这一计算过程，但现有技术仍存在误差隐患，而传统超级计算机恰好能及时捕捉并修正这些误差。

在最新研究中，科学家们让IBM“鹭”量子计算机与日本的“富岳”超级计算机“联袂演出”，并通过空间量子动力学算法，在127个量子比特的协同下，成功模拟了氮分子及两种铁硫化合物的量子态。这些模拟的创新之处在于：量子计算机负责核心运算，超级计算机则扮演“质检员”角色——当“鹭”的计算结果出现电子数异常时，“富岳”会立即剔除错误数据，指导量子计算机重新计算。

IBM量子计划副总裁杰·甘贝塔评价道，这种混合模式虽暂未超越超级计算机的独立性能，但已展现出与传统方法分庭抗礼的实力。计算化学领域权威、美国克利夫兰诊所肯尼思·莫瑞兹教授也表示，其团队开发的空间量子动力学算法改良版已能模拟溶液环境中的分子，这使化学实验建模更贴近现实。他预言，算法优化后，量子—经典计算机组合有望在一年内展现显著优势。

与此同时，科技巨头英伟达也已开发出支持混合计算的软件平台。微软公司强调，量子计算、超级计算与人工智能的“三重奏”，将重塑化学和材料科学。

不过，苏黎世联邦理工学院马库斯·雷埃教授持审慎态度。他表示，实验的结果令人鼓舞，但这种方法能否成为进行量子化学计算的首选，仍需观察其在大分子模拟中的表现。

目前，日本理化学研究所实验室已升级搭载错误率更低的IBM新型量子处理器。研究团队正双管齐下：既优化空间量子动力学算法，又提升“鹭”与“富岳”的协同效率。