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。
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。
从电子对,理解化学键
以路易斯电子式呈现同一个分子:单线代表一对成键电子,双线代表两对,成对圆点表示孤电子对。从成键关系出发,进一步建立用于能量求解的电子模型。
从氢键连接,理解局部环境
以中性甘氨酸和一个水分子为例,观察羧基与水之间的两条氢键连接。实线表示共价键,虚线表示氢键;把周围环境带入模型,研究相互作用对结构与能量的影响。
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。
- 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。
- 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。
- 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?
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。
