2023年4月20日下午16时，中国科学院院士，物理化学家方维海院士受邀来到中国科学院大学第71期“院士大讲堂”，以“量子计算化学”为题为国科大的同学们做了一场精彩的讲座，深入浅出地带领青年学子们了解量子化学的世界，透视量子化学的进展，展望量子计算机时代的化学。
方维海院士首先为大家介绍了量子计算的基础知识，紧接着比较了量子计算机概念中量子比特、量子逻辑门、量子寄存器、量子逻辑电路与经典计算机对应的元素的异同，随后，方维海院士结合自己的科研实践展示了量子计算如何应用于化学问题。方老师的研究团队自2018年在国内率先布局分子光响应量子计算方向研究，取得的进展包括利用量子芯片开展了多并苯的吸收光谱与一氧化碳的X射线吸收谱的高精度计算研究。
讲座的最后方维海院士以自己的见解展望了量子计算机时代将对化学研究带来怎样的变化，他指出受限于量子计算的深度和宽度，当今的量子计算化学还处在验证阶段，如果一些关键技术如长寿命量子比特的制备、退相干现象的延缓等问题得到解决，量子计算与量子计算化学一定会迎来蓬勃进展，推动新的化学反应规律被揭示。
互动环节，线上线下的老师同学们纷纷提问，方院士对大家的问题进行了耐心解答。
Q1:方老师您好，我来自大连化物所，是一名材料方向研一的学生。您刚刚提到量子计算机最容易称霸的地方就是化学物理的材料，所以我想问一下，您认为量子计算机它在未来对于化学或者材料方面的影响，更多的可能是体现在什么具体方面，比如它未来可能会成为研究材料的有利工具，会给整个材料的研究范式带来一个巨大的变革？
方院士：量子计算最大的优势是它的存储能力强、计算速度快，而计算结果的准确性就是我们当前材料或者化学相关研究面临的一个比较大的问题，其中的关键是电子相关联效应。量子计算有望能很好地解决这个问题。一旦有了通用量子计算，就可以在很多时候代替研究人员繁重的实验工作。我相信再经过大约10年的努力，量子计算机很可能解决很多同学们感兴趣的问题。
Q2:感谢方院士的精彩讲座，对我的启发很大，我的问题是当前我们的物质科学和生命科学之间有一个很大的冲突，光从物质角度很难理解生命。我在想如果量子计算应用得到实现，我们是否可以比如让它算一只蝴蝶。对于蝴蝶我们知道它有多少原子，量子计算有没有可能只根据蝴蝶的一些原子组成就将蝴蝶这样一个生命建构出来？
方院士：当一个系统复杂到一定程度时，就有可能实现量变到质变。这个过程单靠量子计算可能是不够的，现在各方面的研究也在积极地与一些其它科学技术比如人工智能互相结合，如果真的让人工智能插上量子计算机的这个翅膀，那很可能就能够模拟出一些生命的状态。
观众提问
Q3：请问方老师对量子计算机解决物体物理中多体问题的优势有什么看法？
方院士：通用量子计算机就是一个可控的量子体系，从原理上说，解决多体问题就是量子计算机最显著的优势。也是他的特色所在。比如说目前目前的能带结构的计算主要采用单电子近似，如果多电子的相关效应，量子计算就肯能有巨大的优势。
Q4：刚刚老师讲到量子计算机电子关联问题，是否意味着传统量子化学中需要考虑的比如相对论效应问题等在量子计算化学中都不需要考虑？
方院士：其实是都可以考虑的，所谓的关联本质上都是电子之间的相互作用，即使是使用经典计算机，也可以解决这些问题。但量子计算机更有优势的，它能算的既快又准，这样就可以解决更多的问题。
讲座后方维海院士与老师同学们的合影
最后，方维海院士为国科大学子寄语“尽早掌握量子技术，争做未来科技发展的领导者”。
