量子計(jì)算機(jī)就像經(jīng)典計(jì)算機(jī)一樣，只有我們提供的指令好。盡管量子計(jì)算是當(dāng)今科學(xué)界最熱門(mén)的話題之一，但對(duì)于量子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，指令或算法還有很長(zhǎng)的路要走。加州理工學(xué)院布倫化學(xué)教授石榴石陳正在解決這個(gè)問(wèn)題。在一篇新論文中，他描述了他如何與理論物理學(xué)教授費(fèi)爾南多布蘭道和機(jī)械工程與應(yīng)用物理學(xué)教授奧斯汀明尼克一起開(kāi)發(fā)量子計(jì)算機(jī)算法，這將幫助他們?cè)谖锢砟M中找到應(yīng)用科學(xué)。

該算法源自一種已經(jīng)在經(jīng)典計(jì)算中使用的算法，稱(chēng)為虛擬時(shí)間進(jìn)化。Chan的新算法是專(zhuān)門(mén)為在量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行而設(shè)計(jì)的，這被恰當(dāng)?shù)胤Q(chēng)為量子虛擬時(shí)間進(jìn)化，它允許用戶(hù)找到給定分子或材料的最低能量。

我們和成龍坐在一起，談?wù)撍难芯考捌鋵?duì)量子計(jì)算的意義。

總之，你的新研究取得了哪些成果？

人們對(duì)量子計(jì)算機(jī)在物理科學(xué)中能解決什么問(wèn)題感興趣。許多人感興趣的問(wèn)題之一是如何模擬分子和材料的基態(tài)。我們的新論文提出了一種計(jì)算哈密頓量基態(tài)的方法，這種方法可以在現(xiàn)有資源很少的量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。

什么是哈密頓量，為什么想知道它的基態(tài)？

哈密頓量代表系統(tǒng)的能量，哈密頓量的基態(tài)是問(wèn)題最穩(wěn)定的狀態(tài)。在正常情況下，大多數(shù)物理系統(tǒng)不是很興奮，所以它們的生命狀態(tài)接近于它們的基態(tài)。

例如，如果我們想模擬水，我們可以看看水被噴成等離子體(一種帶電氣體)后的行為，但這不是通常的狀態(tài)。這不是水的基態(tài)?；鶓B(tài)對(duì)于理解普通條件下的世界特別有用。

為什么在量子計(jì)算機(jī)上進(jìn)行這些計(jì)算具有挑戰(zhàn)性？

目前，量子器件會(huì)在短時(shí)間內(nèi)脫粘，這意味著計(jì)算機(jī)需要重新校準(zhǔn)，除非重新安裝計(jì)算機(jī)，否則無(wú)法用于計(jì)算。這意味著我們需要找到一種方法來(lái)有效地計(jì)算它們，以便在退相干發(fā)生之前解決我們的問(wèn)題。

你的算法是做什么的？

關(guān)于如何在量子計(jì)算機(jī)上獲得基態(tài)，有許多建議。第一個(gè)算法是Alexei kitaev[美國(guó)加州理工學(xué)院理論物理和數(shù)學(xué)的Ronald和Maxine Linde教授]，但遺憾的是，這個(gè)被稱(chēng)為相位估計(jì)的算法需要太多指令，在當(dāng)前的量子計(jì)算機(jī)分解之前無(wú)法實(shí)現(xiàn)。另一種方法叫變分法，實(shí)現(xiàn)起來(lái)很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上并不那么精確。我們想找到一種方法，它可能和相位估計(jì)一樣精確，但也可以在今天的量子計(jì)算機(jī)上實(shí)際編程。

這個(gè)算法的發(fā)展對(duì)量子計(jì)算意味著什么？

量子計(jì)算機(jī)仍然非常新，我們?nèi)匀恍枰私馑鼈儗⒂惺裁从锰?。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在幾乎不能使用它們，部分答案在于開(kāi)發(fā)能夠在很短時(shí)間內(nèi)在它們上運(yùn)行的高效程序。我們的工作為評(píng)估現(xiàn)有量子計(jì)算機(jī)的功能提供了基礎(chǔ)，這將有助于我們說(shuō)出未來(lái)的期望。

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