利用量子计算机甄别用于碳捕集等能源储存的最优新材料的技术已经被开发出来。
Kim Jihan 韩国科学技术院 生物化学工程学系 教授研究团队。自左起为 Kim 教授、Kang Sinyeong 博士研究生、Kim Younghun 博士研究生。韩国科学技术院 提供
View original image10日，韩国科学技术院（KAIST）表示，生命化学工程系教授 Kim Jihan 研究团队开发出一项利用量子计算机精确设计多成分多孔材料（MTV）结构的技术。
多孔材料由类似连接棒的有机配体和金属簇等多种模块物质相互结合而成，能够在分子层面进行定制化设计，可以自由实现所需结构。通过多样的组分组合，可以将二氧化碳等特定分子囚禁或引发化学反应，因此被视为催化、气体吸附与分离等下一代能源储存材料。
此前，要设计由多种成分构成的多孔材料一直十分困难。随着组成成分越发多样，可能的组合数量呈指数级增加，采用传统方式，即使用经典计算机，难以在短时间内完成所有组合的计算。
研究团队通过能够同时叠加计算多种情况的量子计算机解决了这一问题。团队将复杂的多孔结构像图一样进行表达，然后把各个连接节点和模块类型转换为量子计算机可以处理的量子比特，并设计量子计算机一次性同时计算数百万种关于应当以何种比例排列何种分子模块的组合情况。
借此，团队成功比以往更快速、更精确地搜索出适用于特定目的的材料结构。实际上，研究团队以4种多孔材料为对象开展实验，在模拟和 IBM 量子计算机上都实现了相同结果，从而证明了该技术的可靠性。
预计今后该技术将与机器学习相结合，发展为不仅能预测材料结构，还能同时预测其可合成性和性能的平台。
本次研究由博士课程研究生 Kang Sinyeong 和 Kim Younghun 共同担任第一作者，研究成果已于去年8月22日登载在国际学术期刊《美国化学会志（ACS Central Science）》在线版上。
Kim 教授表示：“本研究是利用量子计算首次解决复杂新材料设计瓶颈的案例”，“今后将在碳捕集与分离、选择性催化反应、高性能离子导电电解质等精密材料设计为核心的领域得到广泛应用”。
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