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我聽說國內(nèi)有企業(yè)已經(jīng)將量子計(jì)算應(yīng)用于病毒檢測了，這是真的嗎？

答：
原理上，利用量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行量子化學(xué)模擬，是可能在生物化學(xué)和醫(yī)藥領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用層面量子優(yōu)勢的方向之一。具體而言，量子計(jì)算可被用于蛋白質(zhì)-配體相互作用的模擬、藥物的研發(fā)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測和設(shè)計(jì)等方面。例如，2021年，IBM的研究者使用10量子比特對蛋白質(zhì)折疊的結(jié)構(gòu)預(yù)測進(jìn)行了模擬演示[1]；2023年，實(shí)驗(yàn)規(guī)模被西班牙的研究團(tuán)隊(duì)提升至17量子比特[2]。然而，據(jù)估計(jì)，即使是模擬青霉素這一單一任務(wù)，所需要的量子比特?cái)?shù)也要達(dá)到286個(gè)[3]，而可讀取并執(zhí)行量子邏輯操縱的量子比特?cái)?shù)目最近才剛剛突破100[4]。因此，目前在生物化學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展所能夠操縱的量子比特規(guī)模還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到量子優(yōu)勢，屬于局限在小規(guī)模系統(tǒng)下的原理演示。

而隨著化學(xué)體系復(fù)雜性的增大，模擬所需要的量子比特?cái)?shù)將越來越多，因此量子線路會(huì)變得更寬更長，量子噪聲將不斷累積，而當(dāng)前的量子計(jì)算硬件技術(shù)還不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量子糾錯(cuò)，因此模擬的結(jié)果將被噪聲淹沒。

由此可見，對于當(dāng)前的量子計(jì)算水平，大規(guī)模的、體現(xiàn)量子優(yōu)勢的生物化學(xué)模擬是完全不現(xiàn)實(shí)的。隨著量子比特體系更加穩(wěn)定、操控更加精準(zhǔn)，特別是大規(guī)模量子糾錯(cuò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，量子計(jì)算在未來有望賦能生物化學(xué)和醫(yī)藥領(lǐng)域，這可能是10至15年以后的目標(biāo)。

A

參考文獻(xiàn)：

[1] Robert, Anton, et al., Resource-efficient quantum algorithm for protein folding, NPJ Quantum Information 7, 38 (2021).

[2] Pranav Chandarana, et al., Digitized-Counterdiabatic Quantum Algorithm for Protein Folding, Phys. Rev. Applied 20, 014024 (2023).

[3] https://www.ia-grp.com/views/iag-thinks-quantum/

[4] Google Quantum AI and Collaborators, Quantum error correction below the surface code threshold, Nature 638, 920 (2025).