外媒報(bào)道，量子計(jì)算機(jī)正在協(xié)助研究人員在宇宙中尋找我們星球以外的生命 -- 盡管還不能確定他們會(huì)找到真正的外星人，但實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可能幾乎同樣令人興奮。

提供量子軟件服務(wù)的Zapata計(jì)算公司已經(jīng)宣布與英國赫爾大學(xué)建立新的合作關(guān)系，科學(xué)家們將利用量子計(jì)算工具最終幫助他們探測(cè)外太空中可能是生命前體的分子。

在為期八周的項(xiàng)目中，量子資源將與經(jīng)典計(jì)算工具相結(jié)合，以更高的精度解決復(fù)雜的計(jì)算問題，最終目標(biāo)是找出量子計(jì)算是否能夠?yàn)樘祗w物理學(xué)家的工作提供有益的推動(dòng)，盡管該技術(shù)目前存在局限性。

另見。量子計(jì)算有兩種類型。現(xiàn)在一家公司說它想同時(shí)提供這兩種。

探測(cè)太空中的生命是一項(xiàng)聽起來就很棘手的任務(wù)。這一切都?xì)w結(jié)為找到有可能創(chuàng)造和維持生命的分子的證據(jù)--由于科學(xué)家們沒有辦法親自出去觀察這些分子，他們不得不依靠其他方法。

通常情況下，天體物理學(xué)家關(guān)注的是光，它可以通過望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行分析。這是因?yàn)楣?-例如，由附近恒星產(chǎn)生的紅外輻射--經(jīng)常與外層空間的分子發(fā)生作用。而當(dāng)它這樣做時(shí)，這些粒子會(huì)振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，并吸收一些光，在光譜數(shù)據(jù)上留下特定的簽名，可以被地球上的科學(xué)家撿到。

因此，對(duì)于研究人員來說，所要做的就是檢測(cè)這些簽名，并追溯到它們所對(duì)應(yīng)的分子。 

問題是什么？麻省理工學(xué)院的研究人員先前已經(jīng)確定，超過14,000種分子可以表明系外行星大氣中的生命跡象。換句話說，在天體物理學(xué)家繪制出這些分子可能與光相互作用的所有不同方式的數(shù)據(jù)庫之前，還有很長的路要走 -- 他們?cè)趯⑼h(yuǎn)鏡指向其他行星時(shí)應(yīng)該尋找的所有特征。

這就是赫爾大學(xué)為自己設(shè)定的挑戰(zhàn)：該機(jī)構(gòu)的天體物理學(xué)中心實(shí)際上希望生成一個(gè)可檢測(cè)到的生物特征數(shù)據(jù)庫。 

赫爾大學(xué)分子物理學(xué)和天體化學(xué)高級(jí)講師David Benoit解釋說，二十多年來，研究人員一直在使用經(jīng)典的方法來嘗試和預(yù)測(cè)這些特征。然而，這種方法正在迅速耗盡。

赫爾中心的研究人員進(jìn)行的計(jì)算涉及準(zhǔn)確描述電子在感興趣的分子中如何相互作用--想想氫氣、氧氣、氮?dú)獾鹊取?quot;Benoit告訴ZDNet："在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上，我們可以描述相互作用，但問題是這是一個(gè)因子算法，這意味著你有越多的電子，你的問題就會(huì)增長得越快。

"例如，我們可以用兩個(gè)氫原子來做，但是當(dāng)你有更大的東西時(shí)，比如二氧化碳，你就開始有點(diǎn)失去勇氣了，因?yàn)槟闶褂玫氖浅?jí)計(jì)算機(jī)，甚至它們也沒有足夠的內(nèi)存或計(jì)算能力來完全做到這一點(diǎn)。" 

因此，用經(jīng)典手段模擬這些相互作用，最終是以準(zhǔn)確性為代價(jià)的。但正如Benoit所說，你不希望成為聲稱在一顆外行星上探測(cè)到生命的人，而它實(shí)際上是別的東西。

然而，與經(jīng)典計(jì)算機(jī)不同的是，量子系統(tǒng)是建立在量子力學(xué)原理之上的--那些在最小尺度上支配粒子行為的原理：與分子中電子和原子的行為所依據(jù)的原理相同。

這促使伯努瓦向薩帕塔提出了一個(gè) "瘋狂的想法"：用量子計(jì)算機(jī)來解決太空中的生命量子問題。

"這個(gè)系統(tǒng)是量子的，所以與其拿一個(gè)經(jīng)典計(jì)算機(jī)來模擬所有的量子事物，不如拿一個(gè)量子事物來代替測(cè)量，嘗試提取我們想要的量子數(shù)據(jù)，"貝諾特解釋說。

因此，量子計(jì)算機(jī)在本質(zhì)上可以準(zhǔn)確計(jì)算定義分子等復(fù)雜量子系統(tǒng)行為的模式，而不必像經(jīng)典模擬那樣需要巨大的計(jì)算能力。

從量子計(jì)算中提取的關(guān)于電子行為的數(shù)據(jù)，然后可以與經(jīng)典方法相結(jié)合，模擬空間中感興趣的分子與光接觸時(shí)的特征。

目前可用于進(jìn)行這類計(jì)算的量子計(jì)算機(jī)仍然是有限的：大多數(shù)系統(tǒng)沒有突破100量子比特的數(shù)量，這不足以為非常復(fù)雜的分子建模。

Benoit解釋說，這并沒有讓該中心的研究人員退縮。"我們要把一些小東西，從這個(gè)小系統(tǒng)的量子行為推斷到真實(shí)的系統(tǒng)，"Benoit說。"我們已經(jīng)可以使用從幾個(gè)量子比特得到的數(shù)據(jù)，因?yàn)槲覀冎罃?shù)據(jù)是精確的。然后，我們可以進(jìn)行推斷。" 

這并不是說現(xiàn)在已經(jīng)到了擺脫該中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)的時(shí)候，Benoit繼續(xù)說道。該計(jì)劃才剛剛開始，在接下來的八周里，研究人員將找出是否有可能在小范圍內(nèi)提取那些精確的物理學(xué)，這要感謝量子計(jì)算機(jī)，以協(xié)助大規(guī)模計(jì)算。

"這是試圖看看我們能把量子計(jì)算推到什么程度，"Benoit說，"并看看它是否真的有效，是否真的像我們認(rèn)為的那樣好。" 

如果該項(xiàng)目成功，它可以構(gòu)成量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)早期使用案例--它可以證明該技術(shù)的有用性，盡管它目前存在技術(shù)局限性。這本身就是一個(gè)相當(dāng)好的成就；下一個(gè)里程碑可能是發(fā)現(xiàn)我們的外行星鄰居。