【模拟子程序】
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直接模拟指的是系统的模感兴趣 ， 我们寻求使用计算实验来深入了解通过实验难以访问的过程 ， 例如反应机制、过渡态或迁移的细节和通过系统收费 。 它们代表了大量的计算实验 ， 无论是在经典计算机上还是在那些被提议的计算机上还是在量子计算机上 ， 我们区分了直接模拟和间接模拟 ， 通常被描述为逆问题 。 对于直接模拟化学系统的任务 ， 量子计算机已被证明可以展示一个指数 ， 在适度的假设下 ， 它们优于经典同类产品 。
指数加速具有实际意义 一些模拟可能需要比宇宙可以在几秒钟内完成 。 更具体地说 ， 排除了离散化之外没有近似的量子动力学 ， 在可伸缩的时间内执行 。 有趣的是 ， 随着这些加速 ， 它附带物理实验所具有的一些相同限制 。例如 ， 与在模拟量中通常相对容易获得更精确的经典模拟相比 ，海森堡极限适用于人们可能执行的任何测量提取信息 。 这些方法还包括探索经典无法访问的电子系统的安萨茨也许令人惊讶的是最近的结果 。
量子计算机甚至可以通过利用第一次以一种没有当前经典的方式量化表示对应方 。 然而 ， 量子计算机并没有将其能力极大地扩展到发现或设计领域 ， 我们将其定义为不同于直接模拟 。 虽然许多提议的模拟将更快 ， 更准确地表示与经典可实现的系统相同的系统 ， 它们是在没有进入设计空间的情况下进行相同类型的实验 。 虽然已经有一些关于量子搜索如何可能的概念协助设计 ， 大多数结果最多承诺二次加速与直接模拟中的指数加速相比 。
虽然 ， 我们注意到在一个潜在的使用的直接模拟子程序搜索仍将受益于提高速度或准确性 。 到期的 对于巨大的设计空间 ， 这个二次加速不与结构化策略相结合 ， 则不会非常引人注目 。 也就是说 ， 任何改进的搜索都不能从简单的全局开始搜索 ， 而是通过设计空间知识丰富的搜索 ， 例如 ， 从已知的化学开始可以合成化合物 。 此外 ， 现实中出现的实际问题 ， 量子计算机可能会阻止二次加速在一段时间内是有利的 。
我们稍后会争辩说 ， 也许它将无限化学空间视为一个组合大大相反 。也就是说 ， 直接模拟当然具有很大的价值设计 。 例如 ， 如果已知关键反应或催化剂起作用 ， 为了催化感兴趣的反应 ， 实验室无法获得的计算实验的微观细节可以提供见解 ， 进入使类似物设计成为可能的因果机制 。 此外 ， 现在流行的方法是使用许多通过直接模拟来识别候选化合物新的候选分子或学习属性 ， 这是可预测的 ， 用于所需的设计任务 。
这种方法也被使用 ， 用于选择蛋白质与小分子对接的候选者 。 直接模拟也可用于过程的新发现 ， 通过直接的时间演化 ， 就像在分子中所做的那样 。 量子计算机用于严格改进这一点通过扩展可以通过此类方法在给定时间内准确处理的系统集的发现类型 。 优势可以提高直接模拟的准确性是主要的 ， 专注于化学量子计算的许多文献 ， 希望它能够准确研究重要的当前方法无法访问的系统 。
最受关注的例子是铁钼钴其中希望是 直接模拟将提供一种机制洞察力 ， 从而导致 新型固氮催化剂的设计 。 然而 ， 当利用老化直接模拟结果来改进设计时 ， 模拟通常与已经建立的理论紧密耦合易于解释为重新发现的额外开销通过可观察测量的分子概念仍然存在 。 在量子计算的背景下 ， 这是一个很大程度上未知的问题 。 化学空间的真正锚实验将需要更多地开发这种类型的模拟可能是最有益的 。
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