將支撐材料開發與藥物研發的分子動力學計算擴展至量子計算平台

TerraSky 旗下專注於量子計算演算法與軟體研發的子公司 Quemix，宣布與 Denso 共同開發出可在量子計算機上執行分子動力學（MD）模擬的基礎技術。MD 是材料開發與藥物研發等廣泛產業領域中不可或缺的計算技術，這些領域的產品性能往往取決於原子尺度的行為。傳統 MD 在接近真實環境的時間演化與座標空間尺度上存在精度限制。此次，兩家公司共同構思了結合量子與古典計算機的「量子-古典混合 MD 框架」，成功實現了低負載且高精度的化學狀態預測。此方法為需要原子級精密解析與功能預測的領域（如下一代電池材料、高分子材料、觸媒及藥物研發）展示了量子計算應用的發展路徑。未來，雙方將持續推動技術改良與應用開發，開拓邁向容錯量子計算（FTQC）時代的產業應用可能性。

透過此次共同研究，雙方成功將 MD 重新定義為一種新形式，即將代表原子位置與動量分佈的「分佈函數」作為量子狀態進行保持與時間演化。在傳統 MD 中，必須長時間追蹤大量原子的運動，並利用所得軌跡集合來計算物理量。而在新開發的方法中，由於可以直接將代表軌跡集合的分佈函數本身作為量子狀態來表現與操作，因此能更直接且高效地計算擴散係數等物性值。此外，雙方還提出了在量子電路上實現真實環境不可或缺的恆溫（NVT）條件的方法，並構建了從量子狀態中高效讀取擴散係數與振動頻率狀態密度等物性值的協定。他們將構建的量子-古典混合 MD 框架應用於氫分子（H2）的化學狀態計算，證實了其在量子計算機上執行的可行性。