生物医药

从分子出发,探索生命。

围绕分子的电子结构、构型能量与局部相互作用,探索量子计算在生命科学研究中的应用。

甘氨酸的分子结构中性甘氨酸 NH₂–CH₂–C(=O)–OH 的连接结构。碳、氮、氧、氢分别用 C、N、O、H 标注;羧基包含一个碳氧双键。NCCOOHHHHH

从原子连接,建立分子模型

以甘氨酸的中性结构 NH₂–CH₂–COOH 为例,识别碳、氢、氮、氧的连接关系,为分子几何结构与电子模型的建立提供起点。

把分子问题,
转化为计算任务。

从一个构型、一组相关轨道或一个反应片段出发,连接分子建模、量子求解与能量分析。

  1. 构建模型

    从研究对象到电子模型。

    选定分子构型、电子数与相关轨道,把构型稳定性、键能或局部反应转化为具体的能量求解任务。

  2. 协同计算

    连接经典建模与量子求解。

    经典计算准备结构与模型,量子方法处理选定的电子问题;测量结果参与参数更新,形成迭代求解流程。

  3. 分析能量

    让能量变化回答研究问题。

    比较不同构型或反应步骤的相对能量,分析稳定性、反应能垒与局部环境的影响。

沿着能量变化,
理解反应过程。

分子结构随反应发生变化,能量也随之改变。比较不同路径,可以把电子层面的计算与具体的生命科学问题联系起来。

  • 构型稳定性不同空间排列的相对能量如何变化?
  • 反应能垒成键与断键需要跨越怎样的能量峰?
  • 局部环境周围分子的相互作用如何影响反应?
反应过程中的相对能量示意两条概念曲线连接反应前后的构型,展示反应能垒与相对能量的关系。 相对能量反应过程起始构型反应能垒终止构型

连接分子研究
与超导硬件。

电子模型映射为量子线路后,需要由硬件完成量子态的制备、操控和测量。超导量子芯片承载量子信息,整机衔接低温环境、微波测控与读出,形成线路运行的硬件链路。