我们祖先寻找新药物靠的是神农尝百草。直到华佗、李时珍，这种传统方法一直都占据主导。如今，随着现代科技的突飞猛进，研制新药物的方法也日新月异。科学家可以在计算机中模拟各种分子，筛选新药研制所需要的蛋白，甚至在一定程度上试验药物的效果。

IBM的最新研究又进一步，它用量子计算机来模拟极其复杂的分子，让新药研制再次“鸟枪换炮”。

最新一期《自然》杂志刊登了量子计算机领域一项重大突破：IBM公司科学家利用其研发的全新算法，成功在7量子位系统中模拟出氢化铍（BeH₂）分子，是迄今量子系统模拟的最大、最复杂分子，打破了以往纪录。新研究意味着用小型量子系统研发新药和各种新材料指日可待。

当今超级计算机能模拟氢化铍和其他简单分子，并已在物理学和化学领域广泛应用。但模拟分子面临的最大挑战是计算化合物的基本能态，即必须模拟出 每个原子内每个电子与其他所有原子的原子核间相互作用，这种相互作用遵循的是微观层面的量子力学原理，对传统超级计算机来说，模拟出这些量子特性的分子结构不仅要消耗大量能量，而且随着分子内原子数增加，模拟愈加困难。

科学家于是将目光投向量子计算机，认为其能克服传统计算机无法解决的难题。但量子计算机非常敏感，其准确性通常会受到温度或电磁场等波动的影响。此研究之前的纪录是，用3个量子位模拟出氢气这一结构简单的分子。

新研究打破了这一局限。IBM研究团队利用其开发的全新算法，在特定金属超导体制作的7量子位系统中计算出氢化锂（LiH）、氢气（H₂）和氢化铍的最低能态，并模拟出这3种分子。其中氢化铍为迄今在量子系统中模拟的最复杂分子，创造了量子系统模拟新纪录。

研究人员表示，长期以来人们认为，量子计算机在数据传输和加密等领域的应用，还需很长时间才能实现，但新研究将目光从物理学转向化学领域，使量子系统有望率先在发现新药和新材料中发力。现有成熟量子计算机已经达到20个量子位，只要开发出更复杂的算法，就能模拟出包含数十个原子的复杂分子。 IBM已经通过云服务公开其16个量子位计算机和各种量子化学算法，并呼吁化学界研究人员利用这些工具，进行模拟分子的研究。

文章链接：

Abhinav Kandala, et al, "Hardware-efficient variational quantum eigensolver for small molecules and quantum magnets," Nature 549,242–246(14 September 2017)doi:10.1038/nature23879

（本文来源：科技日报，记者聂翠蓉；）

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