量子杂志报道：
一个被量子计算圈奉为"必须用量子机器才能攻克"的化学难题，被一台经典计算机配资平台股票最新消息解决了。
2026年1月，加州理工学院化学家加内特·陈（Garnet Chan）与五位同事，用纯经典计算方法成功计算出固氮酶活性位点FeMo-co的基态能量。这一结果发表后，立即在量子计算与量子化学两个圈子同时引发震动。
固氮酶：地球生命的隐形基础设施
要理解这项突破的分量，先得弄清楚固氮酶究竟在做什么。
大气中约80%是氮气，但氮气以极其稳定的双原子分子N₂形式存在，三键结构让它几乎对所有生化反应免疫。在固氮酶进化出来之前，生命体获取可用氮的途径，基本只靠闪电击中土壤时的偶然反应。麻省理工学院研究固氮酶的化学家丹尼尔·苏斯说得直白："生物体当时字面意义上是在等待闪电击中它们，才能得到可利用的氮。"
大约30亿年前，固氮酶在早期原核生物中进化出来，彻底改写了这一局面。它完成了其他任何生物过程都无法完成的事情：在常温常压下打断氮气三键，将惰性气体转化为可被生物利用的氨。
人类用了几千年才在工业上复制这个过程。1909年，德国化学家弗里茨·哈伯和卡尔·博施开发出哈伯-博施法，通过高温高压强行实现工业合氨，解决了人类的化肥供应危机。但固氮酶到底是怎么在室温下完成这一切的，科学界至今没有完整答案。
这个问题的核心难点，在于固氮酶的活性位点FeMo-co。这是一个由七个铁原子和一个钼原子构成的金属簇，每个铁原子都携带四到五个未成对电子，这些电子的量子自旋状态彼此高度纠缠，相互影响，可能的构型超过78000种。整个基态是所有这些构型的某种加权叠加，直接求解薛定谔方程在实际操作中几乎不可能实现。
一场关于"谁才是正确工具"的十年争论
尽管加内特·陈对量子计算机能够帮助解决化学领域重要问题的那一天感到兴奋，但他认为没有必要等待：与普遍的看法相反，他认为，量子计算机并不是回答该领域一些最大问题的必要条件。杰瑞·卡马里洛摄影
这就是为什么，从2011年前后开始，固氮酶逐渐成为量子计算圈的标志性概念验证目标。
2017年，微软研究团队在《美国国家科学院院刊》发表论文，明确指出FeMo-co系统的高度纠缠特性使其成为量子计算机的理想测试对象，暗示这类问题只有量子机器才能真正解决。此后数年，这一判断在量子计算领域几乎成为共识。
加内特·陈一直对此不以为然。
他早在2011年微软组织的那次会议上就已经作了关于固氮酶的报告，但他的出发点从来不是量子计算，而是化学本身。"我主要的研究方向是解决化学问题，如果经典计算机是解决问题的合适工具，我们就应该使用它，"他说，"我不明白为什么我们要等待一台容错量子计算机的出现。"
从那之后，陈花了近十年时间打磨两套经典计算方法。第一套方法从初始猜测态出发，逐步调整少量电子行为，并通过严格计算证明调整更多电子不会让能量发生显著变化，从而确定哪些构型可以安全忽略。第二套方法则将初始量子态分解成若干子系统，只允许有限信息在子系统间流动，通过证明信息流限度内的变化不影响最终结果来完成压缩。
两套方法对FeMo-co基态能量给出了一致的计算结果，且与实验观测数据吻合。这让研究团队确信，他们找到了真正的基态。
"我认为有必要澄清，这不是一项需要先建造量子计算机才能开口评论的问题，"陈说。
但争论并没有就此落幕。达特茅斯学院量子计算理论学家詹姆斯·惠特菲尔德提出了一个尖锐的反问："如果我们挑选任何一个优化问题，花20年时间研究，最终总能解决那一个系统。但这种解法具有普适性吗？一个分子系统的个例无法回答这个问题。"
德国化学家兼工程师卡尔·博世发明了哈伯-博世法，该方法将大气中的氮转化为氨，用作肥料。巴斯夫公司历史
惠特菲尔德的意思是，量子计算机真正的优势或许不在于计算某一个基态能量，而在于接下来更难的问题：模拟系统随时间演化的完整动力学过程，以及高效处理更大规模分子体系。苏斯也持类似看法："我们目前仅仅描述了反应的静止态，离完整理解固氮酶的反应机制还差得很远。"
这场争论的真正意义，或许不在于谁赢谁输，而在于它把量子计算的"必要性"讨论从假设层面拉进了现实。
弗里茨·哈伯（右）在柏林威廉皇帝物理化学研究所的实验室里，与化学工程师拉迪斯劳斯·法卡斯在一起。哈伯开发了用于大规模生产氨肥和化学武器的工业工艺。南德意志报 照片/Alamy
陈本人并不否认量子计算的未来价值，他说如果明天就有量子计算机可用，他很乐意用。但他希望这项工作能纠正一个流传已久的误解，即最棘手的化学问题在量子硬件出现前根本无从下手。
"科学具有自我纠正的能力，"他写道，"但很多时候，纠正措施并没有像最初的论断那样受到关注，因为该领域已经转向了其他论断。"
一台经典计算机，一个数十年的坚持，足以让一个"共识"松动。
鸿岳资本提示：文章来自网络，不代表本站观点。
