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精确计算生物过程的自由能是计算机辅助药物设计的基石，但这也是一项艰巨任务。由于需要对庞大的构象空间进行采样并考虑熵贡献，结合自由能估算的计算成本极其高昂。虽然热力学积分和炼金自由能计算等经典方法显著降低了计算成本，但其效率和可扩展性仍存在局限。该研究团队通过改良现有刘维尔方法并引入多项关键算法改进，提出了一种估算自由能差异的量子算法。该工作直接实现了刘维尔算符，并在量子基态势能面上对原子核与电子粒子所受的电子力进行了高效描述，这使得刘维尔模拟方法的精度实现了超多项式级别的运行时间缩减，且粒子数量规模的计算复杂度降低至二次方。其次，该算法通过完全量子化的热力学积分与炼金术实现自由能差异计算，从而规避了既往研究中昂贵的熵估计子程序。该成果为量子计算机在药物发现领域的应用开辟了新途径。