Google 繼去年宣布實現量子優越性後，終於迎來了又一重大進展——首次實現使用量子計算機對化學反應進行模擬。
8 月 27 日，Google 量子研究團隊宣布其在量子計算機上模擬了迄今最大規模的化學反應。相關成果登上了《科學》雜誌的封面，題為《超導量子比特量子計算機的 Hartree-Fock 近似模擬》（Hartree-Fock on a Superconducting Qubit Quantum Computer）。
為了完成這項最新成果，研究人員使用 Sycamore 處理器，模擬了一個由兩個氮原子和兩個氫原子組成的二氮烯分子的異構化反應。最終，量子模擬與研究人員在經典計算機上進行的模擬一致，驗證了他們的工作。
值得一提的是，這項新研究所用的 Sycamore 處理器曾在 2019 年轟動世界，並在去年 10 月，助力 Google 量子團隊的研究登上《自然》雜誌 150 周年版的封面。
在關於 Sycamore 的論文中，它在 200 秒之內所完成目標計算量需要當時世界最快的超級計算機上持續計算 1 萬年。由此，Google 宣布實現量子優越性，即證明量子計算在某些問題上的處理能力超過經典計算機。論文的 76 名作者表示，距離量子計算機有價值的短期應用只有一步之遙。
該論文發表後，Google CEO 皮查伊在接受《麻省理工科技評論》專訪時曾表示，「此次事件就像萊特兄弟發明飛機一樣。雖然飛機第一次試飛只飛了 12 秒鐘，看起來沒有實際用處，但它證明了飛機飛行的可能性。」
皮查伊認為，其實量子計算真正令人興奮的地方在於，根據已有的物理理論，我們所處的宇宙在最根本的層面上遵循量子法則，因此早期的量子計算應用能幫助我們更好地了解宇宙的工作方式，並在後來逐漸實現能按量子物理對分子和分子間作用進行精確模擬，在醫學和碳排放治理等涉及化學的重要研究領域發揮作用。
10 個月後，Google 用量子計算機首次模擬了化學反應，也算對皮查伊當初那番展望的初步落地。
對於此次成果，Google 研究人員瑞恩 · 巴布希（Ryan Babbush）表示，雖然這種化學反應可能相對簡單，也不是非量子計算機而不可為，但是這項工作對於量子計算來說仍然是一大步。他說：「我們現在在一個完全不同的尺度上進行化學反應的量子計算。之前的計算工作基本上可以用鉛筆和紙手工完成，但我們現在看到的演示，肯定需要電腦來完成。」
巴布希認為，將這個算法擴展到模擬更複雜的反應應該是很容易的，模擬大分子中的反應只需要更多的量子比特，然後對計算進行微調。他說，未來我們甚至可以利用量子模擬開發新的化學物質。
