美國能源部艾姆斯實驗室的一組科學家開發了計算量子算法，能夠對量子系統的靜態和動態特性進行高效和高度精確的模擬。這些算法對復雜材料的物理和化學有了更深入的了解，它們將在現有和即將到來的量子計算機上工作。

科學家利用先進計算機的力量來加速凝聚態物理學的發現，對復雜量子力學以及它們如何在超短的時間內發生變化進行建模。目前的高性能計算機可以對非常簡單的小型量子系統的屬性進行建模，但更大或更復雜的系統會迅速擴大計算數量，這減緩了計算的速度。

新的算法通過自適應地生成，然后調整計算機需要做出的 " 有根據的猜測 " 的數量和種類，準確描述出系統的最低能量狀態，從而挖掘現有量子計算機的能力。這些算法是可擴展的，這使它們能夠用現有的 " 有噪聲 "（脆弱和容易出錯）的量子計算機以及它們將來的迭代來準確地模擬更大的系統。

" 對自旋和分子系統進行精確建模只是目標的第一部分，" 科學家說，" 在應用中，我們看到這被用來解決復雜的材料科學問題。憑借這兩種算法的能力，我們可以指導實驗者控制材料的特性，如磁性、超導性、化學反應和光能轉換。"

科學家總結：" 我們的長期目標是達到材料的‘量子優勢’，即利用量子計算來實現今天任何超級計算機都無法實現的能力。"

該研究論文題為 "Adaptive Variational Quantum Dynamics Simulations"，已發表在 PRX QUANTUM 期刊上。