9月9日消息,日本研究团队(Yuhei Ikeda、Hokuto Iwakiri、Soichiro Nishio、Kentaro Matsumoto)在arXiv发布论文(编号2609.08432,9月8日提交,30页/11图),构建了模拟聚合反应动力学的显式量子块编码电路。
预测聚合过程中分子量分布与单体序列如何演化是高分子科学的核心问题,但经典计算面临分子分辨率与计算成本的权衡:对共聚物而言,可分辨物种数随链长指数增长。量子计算若要将非酉的动力学速率矩阵嵌入酉量子电路(即块编码,block encoding),此前缺乏针对聚合体系的显式构造。
该工作为两类活性聚合动力学模型给出构造:模型A(单单体聚合)的下双对角速率矩阵通过稀疏oracle构造与两项酉线性组合(LCU)分解编码;模型B(双单体共聚)通过对聚合物物种以整数索引(m-index)双射标注,得到结构化稀疏矩阵,可用五项LCU或稀疏oracle构造编码。基于稀疏oracle编码的数值仿真重现了经典时间演化——反应活性比取自已报道的烯烃共聚体系,覆盖近无规与嵌段状微结构;LCU编码通过显式重建被编码矩阵块验证。资源估算表明两条路线在近期量子设备上具备可行性。
高分子工业中,共聚物组成与序列分布直接决定产品性能(如乙丙橡胶、POE弹性体的链结构),量子模拟若在未来十年成熟,将为高分子配方与工艺优化提供经典超算难以企及的分子级分辨率,这是量子计算在化学工业应用方向少有的具体构造性工作。
(来源:arXiv)