用于手性分子电子圆二色光谱预测的量子计算
电子圆二色光谱(ECD)技术能够捕捉分子的手性光学响应,为对映选择性合成和药物设计提供至关重要的绝对构型判定依据。然而ECD光谱在预测建模中的实际应用仍受局限——现有方法无法为手性鉴别提供可靠置信度,而基于电子结构理论的传统ECD计算则因巨大计算量难以拓展至化学多样性的大分子体系。这些局限凸显了开发新计算方法的必要性:既要保持第一性原理的物理严谨性,又要实现高效可扩展的预测。 受近期量子化学算法进展的启发,该研究团队提出了一种结合量子运动方程形式的变分量子计算框架,通过多GPU或QPU加速的量子-经典混合工作流,实现分子特性计算与ECD光谱预测。在12种具有临床相关性的手性药物分子上,该框架成功应用于扩展活性空间的计算验证。研究人员采用经典波函数方法作为基准:以耦合簇单双激发(CCSD)计算基态能量,以相同活性轨道空间下的完全活性空间组态相互作用(CASCI)作为激发态能量与手性光学性质的参照标准。值得注意的是,将化学相关活性空间映射至约20-24量子比特的量子电路后,所得量子计算ECD光谱与经典参照结果近乎定量吻合,精确复现了谱线线形、科顿效应符号及相对峰强度等关键特征。
量科快讯
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