量子计算机喊了这么多年"颠覆制药业",为什么新药研发还没被改写?答案藏在误差率里——这台机器算得再快,错得也多,根本没法单独干活。
但最近有个新思路:不让它单打独斗,而是给超级计算机"打辅助"。结果出人意料:一个12635个原子的分子,被成功模拟了。
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40倍突破,靠"分工"实现
这个数字值得细品。12635个原子,是以往量子计算机模拟最大分子的约40倍。不是渐进改良,是量级跨越。
做到这点的,是美国克利夫兰医学中心、IBM和日本理化学研究所的联合团队。他们没等量子硬件完美,而是直接上手现有设备——两台IBM苍鹭(Heron)量子计算机,分别部署在日本理化学研究所和克利夫兰医学中心。
超级计算机这边,动用了富岳(Fugaku)和雅比-G(Miyabi-G),全球顶尖的两台。
四台设备怎么配合?团队把分子模拟任务拆开:量子计算机只负责计算分子部分片段的特定属性,超级计算机接手后续处理。两类机器来回迭代,全程耗时超100小时。
克利夫兰医学中心的肯尼思·默茨说:「这曾是我的梦想,如今我们终于实现了。」
为什么必须"混合"?
量子计算机的短板很现实:量子比特规模小、易出错、运算能力有限。单独用它,实用价值接近于零。
但它在特定环节有独特优势——天生适配量子物理运算。药物分子的电子量子态与能量计算,本质是量子力学问题,传统计算机只能给近似解。
研究团队选的模拟对象也很讲究:两组蛋白质-小分子复合物。默茨称这类复合物已有充分研究基础,是生物医学领域的经典范例。更关键的是,他们还在水环境层中完成模拟,让结果更贴近真实实验室场景。
IBM的Jerry Chow表示,这套混合方案的运算速度仍优于纯传统计算机方案。精度方面,测算出的分子最低能量可媲美部分主流传统算法——虽未实现绝对领先,但已证明量子硬件在部分环节确实有用。
"量子优势"还没算清账
匹兹堡大学的刘君宇评价很直接:该研究给出了极为难得的实践路径,依托现有商用硬件,迈出量子计算实用化的切实一步。他还补了一句:「这次实验的规模着实令人瞩目。」
但他也抛出一个未解问题:能否从严格数学层面证明,这种混合算法在特定场景下必定实现性能碾压,也就是达成所谓的"量子优势"?
目前没人能回答。刘君宇认为,在量子计算机实现完全容错之前,这类混合模式值得大力推广——与其干等硬件成熟,不如先挖掘现有设备的实用价值。
Jerry Chow的表态更务实:本次研究证明量子硬件在部分运算环节具备优势,但这项纪录只是开端。「业界正掀起一股不断突破技术边界的热潮,」他说,「真正令人期待的探索才刚刚启程。」
100小时的混合运算,换来40倍的规模突破。这个交易划不划算,取决于你怎么定义"实用化"——是等一台完美的量子计算机,还是先用不完美的它,解决一部分真实问题?
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