研究人员改进了他们新建立的量子算法，将其量子相估计的计算成本降低了十分之一，并用它来直接计算轻原子和分子（如CO，O 2，CN，F 2，H）的垂直电离能2 O，NH 3的精度在0.1电子伏特以内。

量子计算机近来受到了广泛的关注，因为它们有望解决普通计算机无法解决的某些问题。

这些问题的首要原因是确定原子和分子的电子状态，以便可以在各种行业中更有效地使用它们-从锂离子电池设计到计算机硅药物开发技术中国机械网okmao.com。

科学家解决这个问题的一种常见方法是计算分子或原子各个状态的总能量，然后确定这些状态之间的能量差。

实际上，许多分子的大小和复杂性都在增长，计算此恒定通量的成本超出了任何传统计算机或当前建立的量子算法的能力。

因此，仅在分子大小不合理且与自然环境隔离的情况下，才有可能对总能量进行理论预测。

大阪市立大学大学院理学研究科的杉崎健二和竹井卓史说：“要使量子计算机成为现实，其算法必须足够强大，才能准确预测自然存在的原子和分子的电子状态。”

2020年12月，Sugisaki和Takui及其同事带领一个研究团队开发了一种量子算法，称为具有破碎对称波函数（BxB）的贝叶斯eXchange耦合参数计算器，可预测原子和分子的电子态，直接计算能量差。

他们指出，尽管总能量随着系统规模的增长而增长，但是原子和分子的能量差仍保持恒定，无论它们变得多么复杂和大。他们指出：“使用BxB，我们避免了计算总能量的常规做法，而是直接针对能量差，将计算成本保持在多项式时间内。” “自那时候起，

使用公知的算法的计算成本称为量子相位估计（QPE）为基准，“我们计算小分子如CO，O的垂直电离能2，CN，F 2，H 2 O，NH 3内精确度为0.1电子伏特（eV）”，该小组指出，使用的量子位数量只有一半，计算成本与QPE相当。

他们的发现将在线发表在3月版的《物理化学快报》上。

电离能是原子和分子的最基本物理性质之一，也是理解化学键和反应的强度和性质的重要指标。

简而言之，准确预测电离能使我们能够使用超出当前标准的化学物质。过去，有必要计算中性和电离态的能量，但是使用BxB量子算法，可以在一次计算中获得电离能，而无需检查各个中性和电离态的总能量。

研究小组指出：“通过BxB中量子逻辑电路的数值模拟，我们发现，读出电离能的计算成本是恒定的，而与原子序数或分子大小无关。”

随着量子计算机硬件的发展，Sugisaki和Takui以及他们的团队期望BxB量子算法能够对传统计算机无法实时处理的大分子执行高精度的能量计算。