近日，Quantinuum公司的量子化学团队与国际能源公司道达尔能源合作研究量子计算机在缓解气候变化方面的潜在应用。相关研究成果发表于arXiv，为量子计算模拟化学材料铺平了道路，有助于利用量子计算发现材料，并进一步实现碳捕获和封存。

　　量子计算方法应用于金属有机框架的CO2捕获，图片来自Quantinuum

　　目前，MOFs材料被积极应用在碳捕获的研究工作，此类材料能够以较低的能量需求吸收二氧化碳，具有较大的科学价值。由于MOFs这一合成材料是多孔的，这使得它们能够与二氧化碳分子结合。此外，MOFs材料可以比作分子的“乐高积木”，即通过多种不同的配置，形成特定的孔隙大小和反应活性。原则上，它们可以用来设计具有特定性能的材料。

　　但以往利用经典计算机来模拟这些材料合成过程，通常会得到不精确的解。

　　因此，团队利用量子方法克服了传统方法的一些局限性，包括计算能力和多体系统研究的局限性。他们将碳捕获和量子计算相结合，开发了一种量子计算方法，能够将二氧化碳分子与“金属有机框架”材料相结合。

　　然而，yamax目前的量子计算机受到量子位的数量限制，也很容易因各种干扰出错，因此模拟像MOFs这样的复杂材料仍是一项挑战。对此，团队使用碎片化策略来分解计算任务，采用了一种结合量子和经典计算的混合方法来进行模拟，这一方法具有鲁棒性和通用性。

　　前述工作揭示了量子计算机如何模拟复杂的多体相互作用体系，加深了人们对CO2与MOFs合成系统的理解，有助于利用量子计算机应对气候变化方面的挑战。Quantinuum公司首席执行官Ilyas Khan认为“这标志着备受期待的量子化学领域的一个重要里程碑”。