量子計算機就其本質而言，非常適合幫助科學家們在化學領域取得突破性發現，因為它可以比經典計算機，更有效地進行分子模擬。
隨著量子計算機能力的提公升，以及過程中對其更深入的理解，人類也許很快就能精確地**分子的性質，**結果與實際的實驗相比不相上下。
要想準確描述分子，需要在許多競爭效應中達到微妙的平衡，而這又需要大量的量子位元和量子運算。
而為了幫助量子計算機達到實現化學發現所需的精度要求，ibm的qiskit跨學科研究團隊，與戴姆勒汽車公司(daimler ag)和維吉尼亞理工大(virginia tech)的合作夥伴一起，借助經典計算機，從根本上減少了量子計算機模擬分子所需的量子位元數。
團隊證明，在如今的小型量子計算機上，可以以更高的精確度來計算一些較為典型的分子(如氟化氫)性質。與使用相同的基底函式組進行計算相比，模擬方法並沒有明確地模擬出電子-電子之間的尖端(electron-electron cusp)[2]。
團隊通過將量子模擬方法，與分子的動能和勢能(稱為哈密頓量)在計算中表示方式的變化相結合，來彌補資源的限制。實驗成果及更多技術細節發表在《物理化學化學物理》(physical chemistry chemical physics)上[3]。
哈密頓量以愛爾蘭數學家威廉·羅文·漢密爾頓(william rowan hamilton)爵士的名字來命名，它是乙個決定化學體系性質的數學函式。
要想準確描述乙個分子的哈密頓量，需要大量的軌道，也就是電子分布的空間函式。軌道基組越大，量子位元和量子運算的成本就越高。
因此，團隊無法在量子硬體模擬中呈現出足夠多的軌道，來將現實世界中複雜分子的電子相關聯。
在這種情況下，研究人員通常會採取以下兩種方式中的一種：等到量子計算機有足夠多的量子位元時，再來模擬特定研究所需的所有軌道；或者繼續進行對理解概念有幫助的計算，但對分子真正的化學性質一知半解。
這裡的「互相關」哈密頓量可以理解為，在傳統哈密頓量的基礎上，提供一些關於相互作用的額外資訊，這些相互作用需要更大的基礎集合來進行精確描述。因此，量子計算機不能使用傳統的哈密頓量。
這種重要而複雜的現象，就是上文中提到的電子-電子之間的尖端，需要大量的軌道才能精確描述。
此方法建立在維吉尼亞理工大的經典模擬工作基礎之上，使基於互相關的哈密頓量實現量子模擬，該哈密頓量中幾乎包含有電子-電子之間的尖端。
實驗結果得到了更為精確的分子模擬，而無需增添數百個更多的量子位元，或是加深量子線路。其中，量子線路代表量子位元的數量以及對其施加的運算。
更深層的線路可以執行更多操作，但在量子計算過程中，出錯的機會也會相應增加。
儘管今天的高效能經典計算機，可以進行詳細的化學模擬，但量子計算機有潛力提供指數級別上更為精確地模擬，這種模擬是經典計算機無法處理的複雜且大型的分子系統。
像戴姆勒這樣的汽車製造商，正在研究用於量子化學和材料科學的新型量子演算法，表示對此次的合作十分感興趣。
新材料的發現，有利於開發出效能更高、壽命更長且**更低的電池。戴姆勒公司很早就意識到，電動汽車在減少汽車排放和化石燃料消耗方面的積極作用。
其與ibm在量子計算領域的合作，也符合戴姆勒公司提倡電氣化的初衷。團隊的方法是在量子計算機上，以實驗精度計算材料特性的乙個必經步驟。
模擬的軌道越多，就越接近真實實驗的結果。更好的建模和模擬，終將印證對於特定效能新材料的**。
[1][2]
[3]
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