整合经典与量子软件以增强现实化学系统的模拟

该研究团队通过开发一种结合量子电路模拟器与高效第一性原理计算软件CP2K的新型接口,证明了量子计算在大规模真实化学系统中的可行性。量子化学计算需要经典计算机预先制备哈密顿量。此外,要超越单点能量计算实现力场计算,还需在经典计算机上完成单/双电子积分导数及响应方程的求解。该团队开发的接口实现了量子-经典混合框架下大分子化学体系力的高效评估。 研究人员在典型凝聚相体系(包括液态水、分子在固体表面的吸附现象及生物酶)上完成了几何优化和第一性原理分子动力学计算。在周期性边界条件下的水基准测试中,团队证实了二次量子化哈密顿量的制备与力场评估成本随模拟盒尺寸呈近线性增长。该工作标志着量子-经典混合计算向实际应用迈出重要一步,将量子计算的应用边界拓展至真实复杂的化学现象领域。

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