2018全球十大突破性技术–Materials’ quantum leap(8/10)

2018全球十大突破性技术–Materials’ quantum leap(8/10)


入选理由:研究者们最近开始使用量子计算机对简单分子进行建模,而这仅仅是开始

技术突破:IBM 采用 7 量子比特的量子计算机对小分子的电子结构成功地进行彷真计算

重大意义:借助该技术,科学家能了解分子的各个方面信息并以此开发出更有效的药物以及更高效生成或传输能源的新材料

主要研究者:IBM、Google、哈佛大学 Alán Aspuru-Guzik 教授、中国科技大学、中国科学院、浙江大学、阿里巴巴等。

借助该技术,科学家能了解分子的各个方面信息并以此开发出更有效的药物以及更高效生成或传输能源的新材料。

新型量子计算机功能强大,不过它的发展道路上依然笼罩着一层迷雾:量子计算机有着当今计算机无法比拟的计算力,但是我们至今尚未弄清楚这种能力能被用来做什么。不过,一个前景无限的应用方向正在向量子计算机招手:精确分子设计。科学家也正在打造具有更多量子比特的量子计算机,量子算法也在提升,我们更感兴趣的大分子精确彷真计算也将成为可能。

新量子计算机前景广阔,同时也带来了一个难题。它们的计算能力远超今天的机器,功能强大到难以想象,但我们还没有弄清楚应该如何应用这些能力。一个前景无限的应用方向正在向量子计算机招手:精确分子设计。

化学家们已经在梦想着可用于更有效药物的新蛋白质、可生产更好电池的新型电解质、可将阳光直接转化为液体燃料的化合物,以及更高效的太阳能电池。

我们没有这些东西,因为分子很难在传统计算机上建模。即使是在一个相对简单的分子中尝试模拟电子运动,运算的复杂性就远远超出当今计算机的能力。

但对于量子计算机来说,这是小菜一碟,因为它使用的不是表示1和0的数字位,而是量子系统的“量子位”。

实际上,中国在量子计算方面也有相当明显的成长,虽然目前的技术层次还无法与前面几家大企业相提并论,但是在产业、学术界,以及政府的通力合作之下,也正一步步追赶上领先者的脚步。

2017 年 5 月,中国科学院宣布由中科大、中国科学院──阿里巴巴量子核算实验室、浙江大学、中科院物理所等单位或公司联合研製的光量子电脑正式诞生。另外,同年 10 月 11 日,由中科院与阿里云合作发佈量子计算云平台,量子计算的商业化已经近在咫尺,速度毫不逊色于欧美的脚步。

然而,量子计算还有不少需要突破的地方,首先,量子计算的精度相当低,虽然用在深度学习等精度需求不高的计算上相当合适,但要处理传统计算机的通用计算工作,可能就力有未逮了。其次,量子计算这种高度并行的计算环境需要框架的适配,以及编译器的针对性优化,这种开发逻辑与现有的计算架构完全不同。

来源:互联网