量子计算机可能帮助解决的三个现实世界问题


今天是世界量子日,为了纪念这一天,谷歌发文介绍了量子计算机可能帮助解决的三个现实世界问题。

世界量子日(World Quantum Day),即4月14日,是世界各地量子科学家发起的一项倡议,于2021年4月14日启动,并开始2022年4月14日首次全球庆祝活动的倒计时。

“世界量子日”为什么选在4月14日,这是源自普朗克常数。普朗克常数是支配量子物理的基本常数,其大小为为4.135667696 × 10-15eV·s,其前几位数字(四舍五入近似)即是“414”。

药物研发

Google表示,量子计算机预计将带来的首个益处是药物研发,从而改善健康结果。借助这项技术,研究人员将能够测试不同候选药物的靶点和其他生物分子,从而帮助研发更有效的药物。

Google最近与勃林格殷格翰公司联合发表了一篇研究论文,论文表明量子计算机将能够更准确地模拟细胞色素 P450,这是一种决定药物有效性的关键酶,因为它在血液中分解药物。

改进电池

Google希望量子计算机能够造福人类的另一个途径是开发改进型电池。这对于清洁能源交通(例如电动汽车和公交车)以及电网至关重要,因为多余的能量可以储存起来,以备无风或无阳光时使用。

为了改进电池,Google设想利用量子计算机辅助设计新材料。该公司已与化学公司巴斯夫合作,确定量子计算机将能够模拟锂镍氧化物 (LNO),从而改善工业生产流程并生产出性能更佳的电池。目前,LNO 的生产难度较大,这阻碍了该领域的研究。LNO 的主要优势之一是,与更常用的钴酸锂相比,其环境足迹更小。

聚变能

Google表示量子计算机将受益的第三个也是最后一个领域是能源生产。如今,清洁可再生能源指的是太阳能或风能,但未来将意味着核聚变能。核聚变反应堆的技术仍在研发中,但Google相信量子计算机将用于设计反应堆,从而释放核聚变能。

Google表示,目前的计算机模型可能存在误差,需要运行数十亿个CPU小时。这家搜索巨头已与桑迪亚国家实验室合作,证明在容错量子计算机上运行的量子算法可以“更有效地模拟持续聚变反应所需的机制”。

以科学为中心的人工智能模型的引入已经加速了药物和材料的发现,因此,当它与量子计算机相结合时,这些发现的速度可能会进一步加快。

世界量子日快乐!


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