计算化学中的量子优势?
数十年来,计算化学一直被视为量子计算可能带来革命性变革的领域之一。然而,容错量子计算机在化学领域所具有的算法优势,可能会被纠错、处理器速度等其他劣势所抵消。为了评估量子计算何时会对计算化学产生颠覆性影响,该研究团队通过扩展Choi、Moses和Thompson提出的框架,对多种经典方法与量子计算方法进行了广泛比较。该分析方法综合考虑了当前及未来发展中经典与量子算法及硬件的特点。研究发现,在许多情况下,至少在未来几十年内,经典计算化学方法可能仍将优于量子算法。尽管如此,量子计算机有望在两大重要领域作出关键贡献:首先,在涉及数十至数百个原子体系的模拟中,全组态相互作用等高精度方法很可能在未来十年内被量子相位估计算法超越;其次,对于量子相位估计最具效率的体系,若量子计算机技术进展顺利,耦合簇理论和Møller-Plesset微扰理论等较低精度方法可能在十五至二十年内被超越。总体而言,该工作表明未来十年左右,量子计算将对中小型分子的高精度计算产生最大影响,而大分子体系的计算仍将以经典计算机为主流选择。
