量子計(jì)算機(jī)最具前景的應(yīng)用方向之一，就是模擬蛋白質(zhì)，助力新藥研發(fā)。但眼下這類設(shè)備誤差率仍然偏高。據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站5日報(bào)道，兩臺量子計(jì)算機(jī)與兩臺超級計(jì)算機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，模擬了一個(gè)包含12635個(gè)原子的分子并確定了其性質(zhì)，一舉打破了迄今用量子硬件模擬的最大分子紀(jì)錄。

要弄清藥物分子的作用機(jī)制和行為，就必須精準(zhǔn)鎖定其電子的量子態(tài)與能量，這本質(zhì)上是個(gè)量子力學(xué)問題，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)往往只能給出近似解。

為攻克這一難關(guān)，美國克利夫蘭診所、IBM公司和日本理化學(xué)研究所研究人員將目光投向了量子計(jì)算機(jī)。他們提出了一種量子計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)超級計(jì)算機(jī)聯(lián)手的混合方法，并以此模擬了兩個(gè)前所未有的大分子，其中一個(gè)的規(guī)模，比此前用量子計(jì)算機(jī)模擬的最大分子大了約40倍。

團(tuán)隊(duì)動(dòng)用了兩臺IBM“蒼鷺”量子計(jì)算機(jī)，以及兩臺超級計(jì)算機(jī)“富岳”和“雅比-G”。他們選取了兩種蛋白質(zhì)與小分子的組合，即“蛋白質(zhì)-配體復(fù)合物”，這兩種復(fù)合物在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已有深入研究，應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。

目前，單靠量子計(jì)算機(jī)本身，實(shí)用性仍然有限。一方面，量子比特?cái)?shù)偏少，制約了計(jì)算能力；另一方面，它們極易出錯(cuò)。于是，團(tuán)隊(duì)把分子模擬的工作一分為四，僅用量子計(jì)算機(jī)計(jì)算分子某些片段的特定性質(zhì)，再將結(jié)果交付超級計(jì)算機(jī)，整個(gè)計(jì)算在兩類機(jī)器之間來來回回，持續(xù)了100多個(gè)小時(shí)。

研究人員表示，這套混合方案的運(yùn)算速度優(yōu)于純傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)方案。此次模擬還精準(zhǔn)測算出了分子的最低能量，其精度已可與部分主流傳統(tǒng)算法相媲美，盡管尚未取得絕對領(lǐng)先優(yōu)勢。在量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)完全容錯(cuò)之前，這類混合運(yùn)算模式值得大力推廣，有望提早釋放量子計(jì)算機(jī)的實(shí)用價(jià)值。然而，能否從數(shù)學(xué)上嚴(yán)格證明混合方法在特定場景下總能超越傳統(tǒng)方法，即具備所謂的量子優(yōu)勢，仍是一個(gè)懸而未決的問題。