根据这位新科学家网站最近的一份报告，谷歌研究人员首次在量子计算机的帮助下成功地模拟了一种化学反应。他们说，虽然反应很简单，但这是朝着量子计算机实用化迈出的重要一步。总有一天，科学家可能会允许量子模拟开发新的化学物质。这项研究发表在最新一期的"科学"(Science)杂志上。

研究人员解释说，由于原子和分子是由量子力学控制的，因此量子计算机有望成为精确模拟它们的最佳工具。量子计算机使用量子比特来存储信息和进行计算，但要达到模拟大原子或化学反应所需的精度一直很困难。

在最新的研究中，谷歌团队首次使用公司的Sycamore处理器精确地模拟了化学反应：他们模拟了由两个氮原子和两个氢原子组成的重氮分子的异构化。这种量子模拟与研究人员在传统计算机上进行的模拟一致，这证实了他们的研究。

对传统计算机来说，用复杂多变的计算和指数增长来模拟化学反应是一项极其困难的任务，信息处理能力和运算速度远高于传统的机器量子计算机，虽然它是理论上计算量大、化学反应复杂的最佳选择，但就模拟精度而言，科学界普遍持怀疑态度。

面对科学界的质疑，谷歌AI量子技术团队成功完成了化学模拟反应研究实验，向科学界展示了量子计算机卓越的计算能力。"科学"出版后，谷歌AI量子技术团队的研究成功也得到了世界各大媒体的广泛报道。

在"科学"杂志发表的研究论文中，详细介绍了具体的研究方法。GoogleAI量子技术团队使用带有Sycamor处理器的量子计算机和Hartree-Fock模型方程计算分子电子能量。在此过程中，Google研究小组采用噪声鲁棒变分量子卷积(VQE，VariationalQuantumeigensolver)计算方法对化学反应机理进行了模拟，改进了研究结果的误差校正处理。基本的研究方向是当两个重氮原子和两个重氢原子重合时，氢原子在氮原子周围移动，形成多种结构。实验结果表明，利用量子计算机进行化学模拟生成的数据与以往在传统计算机上模拟的数据吻合较好。

这不是谷歌第一次在量子领域取得突破，并出现在 "科学" 杂志的封面上。2019 年 10 月，GoogleAI 量子技术团队发表了量子优势研究的成果，相关论文在 "科学" 杂志封面上发表。在论文中，谷歌的研究人员说，拥有完整量子系统的量子计算机可以在 200 秒内完成计算，而对于被誉为当今世界上最强大的计算机之一的峰会，则需要 10,000 年的时间才能完成。

GoogleAI 量子研究小组成功模拟化学反应，将改变理论化学体系，促进化学相关产业的发展。研究小组告诉媒体，这项研究描绘了化学模拟计算的量子技术蓝图，其中物理虚拟模型的使用也向科学界证明了物理模拟具有不可替代的优势。未来，量子计算机将承担更艰巨的科学计算任务。

虽然反应可能是相对基本的，不需要使用量子计算机进行模拟，但研究证实，目前的量子算法可以达到实验预测所需的精度，在量子计算方面也是向前迈进了一大步，"该论文的作者瑞安·巴布里奇（Ryan Baburich) 说。他说，反应可能是相对基础的，不需要" 小物质使用 "-- 量子计算机模拟，但研究证实，目前的量子算法可以达到实验预测所需的精度。

他还说，扩展该算法可以模拟更复杂的反应 -- 只要有更多的量子位元和一点调整。有一天，我们甚至可以使用量子模拟来开发新的化学物质。

这不是 Sycamore 的 "首次亮相"。2019 年 10 月，该团队在 "自然" 杂志（Nature) 上写道，赛卡莫尔在 200 秒内完成了世界上最快的超级计算机的计算，这需要 10,000 年才能完成，并实现了量子霸权（量子霸权）。

量子霸权 "是加州理工学院物理学家约翰·普里斯基尔（John Priskiel) 发明的一个术语。它的意思是" 量子计算机具有传统超级计算机在存储和通信带宽呈指数增长后所不具备的能力 "，例如模拟化学和材料中的分子结构，处理密码学和机器学习方面的一些问题等等。