在量子计算机上给分子的解离过程拍一部“电影”

当一束光照到分子上，能量被吸收，原本稳定的化学键可能随之断开。这个过程叫作光解离。大气臭氧层在阳光下的损耗、植物光合作用中的能量转换、大气与星际化学中的许多关键步骤，都离不开这类过程。化学家用一个箭头就能写完光解离的方程式，但要回答“光照之后的那一瞬间，原子究竟怎样分开”，却是另一回事。想要看清这个过程，不能只画出某个原子的一条运动轨迹，而要计算原子核各种可能的量子运动怎样随时间变化——相当于给这场看不见的“分子电影”逐帧算出所有演员可能出现的画面。

南方科技大学化学系赵斌研究员团队联合中国科学院大连化学物理研究所张东辉院士及芝加哥大学汪聿琛博士，提出了一套研究分子光解离动力学的量子算法。他们选择由氮、氧、氯三个原子组成的亚硝酰氯，也就是 NOCl，作为检验算法的基准体系，在 IBM Qiskit 框架上完成了从波函数传播到光解光谱提取的全流程验证。尤为重要的是，研究表明即使存在严重的采样误差和真实硬件噪声，经傅里叶变换后得到的光解光谱仍与经典基准高度吻合，如图1所示。具体文章发表在美国化学会《物理化学快报》（The Journal of Physical Chemistry Letters，JPCL）“化学中的量子信息”特刊上，论文题目为《Quantum Mechanical Studies of Photodissociation Dynamics on Quantum Computers》（

▲图1 研究流程示意：量子线路计算分子随时间的变化，再将原始时间信号转换为光解光谱。

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为什么要给化学反应“拍电影”

我们熟悉的化学，大都是在试管、烧杯或者烧瓶里进行的：反应物倒在一起，记下产物，中间发生了什么，只能凭结果推测。一个配平的化学方程式，比如甲烷燃烧生成二氧化碳和水，写起来只有一行，可它背后隐藏的中间过程却可能多达数百步。这是传统化学的视角。

现代化学则精细得多。实验上，研究者用分子束装置让反应物分子排列着朝同一方向运动，在超高真空环境中两两碰撞，再观测产物飞出后的空间分布——通过分析这些分布，可以推测碰撞时两个分子的相对角度、相对速度如何影响反应。理论上，研究者用计算机模拟碰撞的每一个瞬间，用几十台甚至几百台计算机联合作战，从头到尾监视整个反应，就像给这场微观世界的相遇拍一部电影。

在这样一部电影里，原子是演员，它们之间的相互作用是剧本，而拍摄机位要用量子力学来架设。分子的状态用波函数描述，它的演化由含时薛定谔方程决定；由于电子的质量比原子核小几千甚至几万倍，电子云总能迅速跟上原子核的移动，这使得研究者可以采用玻恩-奥本海默近似，先把电子的“布景”搭好，再让原子核在这幅布景上活动。

电影一旦拍成，能揭示单凭产物分布猜不出的细节。比如同一种分子按不同角度、不同速度靠近，会走上完全不同的“剧情分支”；有的反应通道在实验里被长期忽略，正是靠全量子的理论模拟才被发现，从而化解了实验与理论之间长达十多年的分歧。也正因为此，从头算起的理论计算不依赖任何实验参数，可以独立于实验检验和修正实验结论——这是现代化学理论最有分量的价值之一。

从交叉分子束到态—态化学：1986年的诺贝尔化学奖

“拍电影”这个愿望，实验化学家比理论家先动手实现了一大半。不过故事要从更早讲起：20 世纪中叶，化学动力学还只能测量宏观的速率常数——把大量分子混在一起，看看反应平均有多快。至于单次碰撞中究竟发生了什么，反应物和产物之间如何“交手”，那是一个完全的黑箱。要打开黑箱，实验家需要先造出两样东西：一次干净的碰撞，和一台灵敏的“相机”。

这两样东西，在美国哈佛大学的达德利·赫施巴赫（Dudley R. Herschbach）手中先凑齐了一半。20 世纪 50 年代末至 60 年代，他发展了交叉分子束技术，用来研究单步就能完成的基元化学反应：让两束分子在超高真空中交叉碰撞，再用一个可以绕着碰撞点转动的探测器，逐一记录产物飞向哪个方向、飞得多快。碰撞方式不同，产物飞散的“弹道”也截然不同，仿佛在黑箱上留下三种可辨认的“指纹”：像两台台球正面相撞的“反弹型”碰撞，产物大多沿来路弹回，表现为后向散射；像擦肩而过时顺手“摘”走一个原子的“剥离型”碰撞，产物则偏向前方；而若是两个分子先黏成一团、转上几圈才分开的长寿命复合物，由于转得晕头转向、忘了来路，产物会向四面八方均匀飞散。产物的角度分布，第一次让化学家得以反推碰撞的细节。美中不足的是，早期的探测手段依赖热金属丝，只能灵敏地检测碱金属原子，所以最早研究的只能是钾、铯这类碱金属参与的反应——相机造出来了，却只能拍一种颜色的照片。

把这台“专用相机”改造成“通用相机”的，是赫施巴赫的学生、后来执教于加州大学伯克利分校的李远哲。他为分子束加上了超音速喷嘴，把分子从高温的“乱糟糟一锅粥”骤然冷却下来，显著收缩了分子的速度和量子态分布——相当于让所有演员在开场时站成同样整齐的起跑姿势；又用质谱探测取代热金属丝，几乎任何反应的散射产物都能被识别和计数。1967 年，李远哲与同事在赫施巴赫组共同建成通用型交叉分子束装置，让这项技术突破了碱金属体系的局限，什么样的反应都能拍上一拍了。1984 至 1985 年，李远哲团队用这套装置对 F + H₂ 反应开展了高分辨交叉分子束实验，测出产物 HF不同振动量子态飞向各方向的份额和携带的能量。结果强烈提示：反应中有一种微妙的“共振”在起作用——原子核的波在势阱里短暂“回荡”，放大了某些特定的产物通道。这一现象立刻推动了经典轨迹计算与全量子动力学的正面对比；此后随着实验与势能面的不断精化，F + H₂ 的 Feshbach 共振于 2006 年获得了更直接、清晰的全量子态分辨实验观测。这个不起眼的“最简反应”，从此成了量子反应动力学重要性的标志性例证：哪怕只有两个原子加一个分子，要把产物分布算对，也必须把原子核当作量子波来处理。

另一条技术路线来自加拿大多伦多大学的约翰·波拉尼（John C. Polanyi）。化学反应生成的新分子往往带着多余的能量，这些能量会以极其微弱的红外光形式释放出来。波拉尼捕捉并分析这种反应后的红外“余辉”，就能直接读出新生产物分布在哪些振动和转动量子态上。由此他总结出能量去向的规律：势能面上“山头”（势垒）出现得早还是晚，决定了分子的平动还是振动更容易促成反应。这与交叉分子束互为补充——一个看产物往哪里飞、飞多快，一个看能量在产物内部如何安家。

1986 年，赫施巴赫、李远哲与波拉尼三人共享诺贝尔化学奖，表彰他们“在化学基元过程动力学方面的贡献”。化学从此进入“态—态”时代：研究者开始追问每一次碰撞中，产物具体落在哪个量子态、朝哪个方向飞、带走多少能量。这些产物的角分布、量子态分布和碰撞共振，构成了检验反应动力学理论的核心观测量；其中共振、隧穿和量子干涉这样的精细结构，尤其暴露出核运动的量子本性——它们不可能由经典图景产生。要理解它们，就必须在势能面上求解量子力学方程；反过来，实验数据又成为检验势能面和量子动力学计算对错的试金石。当实验忽略了某个反应通道时，理论能够指出来（例如 OH(A) 与氢分子碰撞中，正是理论计算发现了此前被实验遗漏的弹性和非弹性散射通道，修正了实验对产物比例的归因）；对实验无法制备的体系，理论还能先行做出预言。实验与理论互相印证、互相成就，量子反应动力学由此成为现代化学理论的核心支柱之一。

实验先行：泽维尔用飞秒激光把化学反应拍成“慢动作”

如果说交叉分子束拍到的是碰撞的“结局照片”——产物四散飞开的定格画面，那么反应的“决定性瞬间”，还要等一台快得多的相机。早在 20 世纪 30 年代，理论化学家就提出了“过渡态”的概念：对于许多有势垒的反应，可以把过渡态形象地看成势能面上的一个“山头”，反应物翻过山头变成产物，而到达山顶时的分子构型，就是过渡态。但这个概念在此后的半个多世纪里，主要依靠理论计算和间接的实验推断来勾勒，人们始终难以在反应真正发生的那个时间尺度上，亲眼看到它的模样。原因无他：化学反应的“决定性瞬间”实在太短了——旧键断裂、新键生成的全过程通常只有数百飞秒，而真正跨越过渡态的时间，只有几十飞秒。1 飞秒等于 10 的负 15 次方秒；把 1 飞秒比作 1 秒，那么 1 秒就相当于 3200 万年。用快门不够快的相机去拍一匹飞奔的骏马，得到的只是一团模糊；要拍清过渡态，这台相机的“快门”必须快到飞秒量级。

1980 年代末，加州理工学院的埃及裔化学家艾哈迈德·泽维尔（Ahmed H. Zewail）利用刚刚成熟的飞秒激光技术，做成了这台“世界上最快的相机”（图2）。他的办法叫作泵浦—探测：先用一束较强的“泵浦”脉冲打到分子上，像按下发令枪一样让反应开始；再让一束较弱的“探测”脉冲在经过精确控制的延迟后到达，给反应中的分子拍下一张“光谱照片”。探测脉冲看到了什么分子、处于什么状态，会以光谱“指纹”的形式留下来。两束光之间的时间差，只需让探测光多绕一段镜子就能实现——可别小看这段绕路：光在 100 飞秒里，只能走过 0.03 毫米。把时间差一格一格地调大，就得到一串按飞秒间隔排列的“胶片”，化学反应第一次以“慢动作”呈现在人们眼前。

▲图2 飞秒化学的泵浦—探测原理。泵浦脉冲（Start pulse）触发反应，探测脉冲（Observation pulse）在不同延迟时刻拍下“光谱照片”，一连串按飞秒间隔排列的照片构成一部化学反应的“胶片电影”。（图片来源：Saudi Aramco World）

泽维尔的第一个实验对象，正是一次光解离：碘氰酸 ICN 吸收光后分解成碘原子和氰基自由基（I + CN）。整个反应在约 200 飞秒内完成，他的团队第一次实时捕捉到 I—C 键即将断裂时的过渡态——那个此前只存在于理论想象中的“山头”，被拍到了。

另一个更富戏剧性的实验是碘化钠 NaI 的解离。图3中两条曲线分别是 NaI 的基态与激发态：基态时，分子像一对靠库仑引力吸在一起的离子 Na⁺I⁻（平衡距离约 2.8 埃）；被泵浦光激发后，分子转而呈现共价键特征，两个原子像被一根弹簧连着，开始往复振动。奇妙之处在于，振到远处（核间距 10—15 埃）时它又变回离子对，振回近处时又变回共价分子——诺贝尔奖官网把这个过程比作一颗在碗里来回滚动的弹珠。而当核间距恰好在 6.9 埃附近经过时，分子有机会“掉”回黑色的基态势能面：要么落回左边的“坑”里（回到基态），要么从右边飞出“碗沿”（解离成钠原子和碘原子）。泽维尔的飞秒“相机”完整拍下了这个波包来回振荡、一次次尝试翻越“山口”的全过程——原来，化学键的断裂也可以像一场有节奏的拉锯，而不是一击两断。

▲图3 NaI 分子的基态与激发态势能曲线。灰色为激发态：核间距近时呈共价键特征（NaI），远时呈离子特征（Na⁺+I⁻）；当核间距经过 6.9 埃（虚线）时，分子有机会掉回黑色基态势能面，返回基态或解离为 Na 与 I 原子。（图片来源：瑞典皇家科学院 1999 年诺贝尔化学奖新闻稿）

1999 年，瑞典皇家科学院把诺贝尔化学奖授予泽维尔，表彰他“用飞秒光谱研究化学反应的过渡态”。诺奖新闻稿评价说：这项工作使人们第一次能够在反应实际发生的时间尺度上，观察化学键断裂和形成的过程。这门新学科，被称为飞秒化学。

值得一提的是，实验的“相机”与理论的“电影”从来是互相成就的。飞秒实验测到的光谱指纹，要与基于量子化学计算的理论模拟逐一对照，才能翻译成分子画面；反过来，理论模拟预言的构型，也需要实验来确认。只是，实验的相机再快，也有它拍不到的东西：它看到的是大量分子平均之后的信号，那些无法制备、无法探测的体系，以及每一个可能的量子分支，依然要靠理论计算完整地讲出全部剧情。而要把这整部“电影”完整算出来，经典计算机很快就力不从心了。

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为什么分子解离难以计算

NOCl 吸收光以后，会从原来较稳定的电子状态跃迁到容易解离的激发状态，氯原子逐渐远离另外两个原子。为了描述这个过程，计算中常用“波包”表示原子核可能出现在哪里，以及这种可能性如何移动和散开。波包并不是一团肉眼可见的物质，而是对量子状态的数学描述——它更像一张“可能性地图”：地图上颜色深的地方，是原子核最可能出现的位置；地图随时间流动、变形，就是分子在解离。泽维尔在 NaI 实验里拍到的来回振荡，正是这种波包运动在实验中的影子。

这张地图不能只看一个方向。研究用三个量描述 NOCl 的核运动，如图4所示：氮氧键长 r、氯原子到 NO 碎块质心的距离 R、以及两者之间的夹角 θ。计算不能只跟踪氯原子的一种距离变化，还要同时处理不同键长和夹角的许多组合。考虑的运动越多，可能性地图就膨胀得越快。

这正是经典计算机面临的核心困难——“维度灾难”：一个有 d 个自由度的体系，波函数需要 N 的 d 次方个系数来表示（N 是每个方向上取的网格点数），内存与计算量都随体系尺寸指数增长。精确的全量子动力学计算通常只能处理五六个原子以内的体系，绝大多数真实的化学与生物过程因此被排除在外；即便采用多组态含时 Hartree 等高效近似方法把极限向外推，大体系依然面临根本性挑战。

▲图4 NOCl 由氮、氧、氯三个原子组成，研究用键长、原子间距离和夹角（雅可比坐标 R、r、θ）描述它的核运动。

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为什么指望量子计算机

量子计算被认为是突破这一瓶颈的天然方案，原因在于它存储信息的方式本身就带着“量子味”。一个量子比特可以同时处于 0 和 1 的叠加态；n 个量子比特就能张开一张 2 的 n 次方维的空间，恰好与量子体系波函数的“可能性地图”一一对应。把分子波函数映射到量子比特上，存储和时间需求可降为随体系尺寸的多项式增长——这正是量子计算为化学动力学许下的最大承诺。早在 1998 年 Zalka 就提出用量子计算机模拟量子体系，2008 年 Kassal 等人进一步给出了模拟化学动力学的多项式时间算法。

不过迄今为止，量子化学在量子计算机上的应用绝大多数集中于电子结构问题——算某个分子的能量、找基态；对反应动力学，也就是真实的含时原子核运动，探索相对稀少。原因很实际：实时波函数传播翻译成量子线路后，线路深度和门数量往往超出当前含噪声设备的相干时间与保真度极限。

此外还有一个更隐蔽的拦路虎。经典波包计算为了对付计算区域的边界，常用一种让波函数总量逐渐减少的数学操作（后文详述），这类操作是“非幺正”的——而量子计算机上的每一步都必须是可逆的幺正变换，两者直接冲突。如何让这类非幺正操作“合规地”进入量子线路，正是本次新工作要解决的关键瓶颈。

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研究对象：亚硝酰氯，一个经典的“演员”

研究团队选择亚硝酰氯（NOCl）分子在第一激发电子态上的光解离作为基准体系，原因有二：其一，NOCl 是直接光解离的经典原型，波包在排斥态势能面上的运动物理图像清晰；其二，它长期被用作检验理论方法精度的标准基准体系，方便与经典计算逐点对照。

计算基于 NOCl 的基态与第一激发态两幅“能量布景”，如图5所示：基态势能面是束缚势，用来确定初始波函数——分子吸收光之前安稳待着的那个状态；激发态势能面沿解离坐标纯排斥，像一个斜坡，驱动分子吸光后快速解离。整个计算把总角动量取为零，以简化离心项。

▲图5 NOCl 的基态（束缚势）与第一激发态（沿解离方向排斥）电子态势能面。

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增加辅助量子比特，处理计算的边界

模拟分子解离时，研究者只能划出一块有限的计算区域。随着波包向外传播，它迟早会碰到网格边缘。如果不处理，边界会像墙壁一样把波包反弹回来，制造现实中并不存在的信号。经典计算通常在边缘设置一层“吸收区”，让向外离开的波包在抵达边界前逐渐消失。它的正式名称是复数吸收势。

麻烦在于，标准量子线路只能执行可逆的步骤，这种不断减少波函数总量的吸收过程却不能直接照搬进去。一个稳妥但昂贵的办法是把网格取得非常大，让波包在碰到边界前先把信号衰减干净——但这会迅速耗尽当前量子设备有限的量子比特数。

研究者的解法是采用“扩张”方法：把吸收过程嵌入一个更大的可逆变换，并为吸收边界增加一个辅助量子比特。每演化一步，就对辅助比特做一次测量，只保留显示预期结果的那些样本，效果上便等价于对体系成功施加了吸收势。与扩大网格的方案相比，它只需一个辅助比特就能处理开放边界问题，大幅节省了量子比特资源，特别适合当前硬件。代价是：波包不断被吸收，筛选到有效测量结果的概率会随之下降，需要增加原始采样次数。

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从波函数到光谱：一套完整的“拍摄—剪辑—成片”流水线

吸收边界只是难题之一。整套算法实际上把经典含时波包方法的每个环节逐一“翻译”成了量子线路，形成一条覆盖“波函数编码—含时传播—开放边界处理—可观测量提取”的完整流水线。

搭布景：编码波函数。三个运动方向分别映射到三组量子比特上：解离坐标 R 取 128 个网格点（7 个量子比特），振动坐标 r 取 8 个网格点（3 个量子比特），夹角 θ 用 32 个网格点（5 个量子比特）。三维波函数直接落在联合量子寄存器上，如图6（上）所示。由于势能和动能在不同的数学表示里用起来最方便，线路借助量子傅里叶变换在两种表示之间切换，让每一步传播都能用简单的相位操作完成，避免了复杂的、难以在量子线路上实现的多比特纠缠门。

拍片：时间演化。波包按二阶分裂算符方法一步步向前推进，时间步长取 2.0 个原子单位，每一步演化如图6（上）所示，总演化时间 1200 个原子单位；吸收势安放在距解离起点 8.0 Bohr 处。NOCl 在排斥的激发态势能面上快速解离，波包重合程度随之快速衰减，全程被记录下来。

读样片：提取信号。光解光谱由自相关函数——演化中的波函数与初始波函数的重合程度——随时间的变化决定。重合程度衰减得越快，说明分子解离得越干脆。研究者用 Hadamard 测试线路读出这一重合程度的实部与虚部，形成一段原始时间信号，如图6（下）所示；由于传播中包含非幺正的吸收操作，还要对扩张辅助比特的测量结果进行筛选，只保留“合法”的样本。

成片：经典后处理。研究者随后在经典计算机上对这段信号做傅里叶变换，把它转成按光能量排列的最终光谱。这个光谱称为光解截面，可以理解为分子对不同能量光的响应强弱，也是模拟最终要读取的物理结果。至此，一部量子世界的“分子电影”完成了从拍摄到上映的全过程。它和泽维尔的胶片电影正好互补：实验的“相机”拍到的是真实分子的平均信号，而量子线路里的“波包地图”给出的是所有量子可能性随时间展开的完整剧情。

▲图6（上）实现二阶分裂算符方法的单步传播量子线路，（下）提取自相关函数的 Hadamard 测试量子线路。

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结果：理想条件下精确复现，噪声条件下依然鲁棒

研究者先在 Qiskit Aer 模拟器中计算三维 NOCl 模型。在理想条件下、用 16384 次采样时，量子算法得到的原始时间信号与经典含时波包方法的基准结果在整个时间范围内完美吻合，如图7（a）（b）所示：波包重合程度的快速衰减被精确捕捉，这也验证了扩张方案对非幺正操作的精确实现。

▲图7 三维 NOCl 光解过程自相关函数的量子-经典对比。（a）（b）为 16384 次采样，量子结果（橙色实线）与经典基准（蓝色虚线）完美吻合；（c）（d）为 256 次采样，时域信号出现明显统计涨落。

真正的考验是减少“胶片张数”。量子测量的结果是概率性的，采样越少，统计涨落越大。当采样次数大幅降到 256 次时，原始信号出现明显的高频振荡与偏离，如图7（c）（d）所示。但奇怪的是，经过傅里叶变换，最终光谱的整体轮廓和关键峰位仍然与基准惊人地一致，主要差异只出现在高能量一侧的尾部,如图8所示。原因在于傅里叶变换涉及对整个时间范围的积分，有效平均掉了高频统计噪声。

▲图8 三维 NOCl 模型的总光解截面。即便仅 256 次采样，宽峰包络与关键峰位仍与经典基准一致，仅高能尾部有轻微偏差。

接下来是更接近实战的测试。研究者固定一个角度，把模型降为二维以控制模拟成本，并加入 Qiskit Aer 的 Guadalupe V2 噪声模型。这个模型依据 IBM Quantum Guadalupe 真实设备的误差特征构建，包含约 71.9 微秒的热弛豫时间、88.3 微秒的退相干时间、99.97% 的单比特门保真度、98.99% 的双比特门保真度和 98.38% 的读出保真度，用来模拟门误差、读出误差和退相干等影响——它是在模拟真实硬件，而非把任务直接提交到量子计算机上运行。

加入噪声后，原始时间信号的幅度明显衰减，波动也显著增大，如图9所示。这是门误差与退相干累积的直接体现。最终光谱却仍能辨认出中心峰位和整体形状，如图10所示。虽然主峰强度略有下降，高能端出现了小幅波纹。研究者认为，硬件噪声与采样误差在很大程度上是随机且不相关的，在频域主要表现为低幅度背景；傅里叶变换有效地将高频随机噪声与低频物理信号分离。需要强调的是，这里的“抗噪”只体现在最终光谱中；原始时间信号仍然受到了明显干扰。

▲图9 二维 NOCl 模型自相关函数在理想与噪声条件下的对比。Guadalupe V2 噪声模型下时域信号严重衰减、涨落显著。

▲图10 蓝色虚线为经典计算基准，橙色实线为量子模拟。加入 Guadalupe V2 噪声模型后，主要峰位和整体谱形仍然保留，主峰强度略有下降、高能端出现轻微波纹。

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意义与展望：从基准模型走向真实化学还有多远

这项工作验证了一条完整路径，也留下三层启示。

第一，非幺正操作可以廉价地进入量子线路。扩张方案用一个辅助比特替代了传统纯幺正框架所需的大幅度网格扩张（以及随之而来的大量空间量子比特），为在量子计算机上处理光解离、反应散射等开放边界化学问题提供了可扩展的通用路径。

第二，频域物理量对噪声有内禀的鲁棒性。研究表明，采样不足与设备噪声虽会显著污染时域信号，但傅里叶变换的积分平滑效应让最终的光谱截面依然可靠。这意味着在当前含噪声中等规模量子设备上，“牺牲时域信号质量、保住频域物理结论”是一条切实可行的应用策略。

第三，为容错时代储备算法。随着 IBM Starling（约 200 个逻辑比特，2029 年目标）等容错系统的推进，此类网格化波包传播算法有望直接移植到纠错硬件上，处理更大维度、更长时间的多原子体系。

当然，目前的结果仍是三原子基准模型上的概念验证。要处理更复杂的分子，要写进量子线路的能量信息会更多，线路也会更深，在当前设备上量子状态可能还没算完就已因噪声失真；扩张方案存在测量折衷，波包范数的持续衰减会降低筛选成功率，从而增加所需原始采样数。大规模化学体系动力学信息的提取，仍有赖于容错量子架构与资源高效算法的进一步发展。

回顾历史，从交叉分子束到飞秒化学，实验相机一路加速，不断把化学反应的瞬态画面带回人间；量子反应动力学则始终在旁边充当“译者”和“预言家”。现在，接力棒传到了量子计算机手中。量子计算在化学中的角色，未必只停留在计算某个分子的能量。未来，当容错量子计算机和相关算法进一步成熟时，人们或许能用同样的思路，给更复杂的光化学过程、反应散射和分子动力学，拍出真正意义上的量子世界电影——那将是一部我们不只靠产物去推测、而能从头到尾亲眼观看的电影。

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论文信息

• 论文题目：Quantum Mechanical Studies of Photodissociation Dynamics on Quantum Computers（量子计算机上光解离动力学的量子力学研究）

• 发表期刊：The Journal of Physical Chemistry Letters（《物理化学快报》）“化学中的量子信息”特刊，2026 年第 17 卷 9513 至 9522 页

• 作者：庄梓堃、杨成栋、汪聿琛、张东辉、赵斌（通讯作者）

• 作者单位：南方科技大学化学系；芝加哥大学化学系及詹姆斯·弗兰克研究所；中国科学院大连化学物理研究所化学反应动力学全国重点实验室、合肥国家实验室

• DOI：10.1021/acs.jpclett.6c01867

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通讯作者课题组介绍

南方科技大学化学系物理化学专业赵斌老师课题组主要进行量子动力学理论模拟，制作微观分子动力学过程在量子世界的电影，即根据第一性量子力学原理，用自行设计研发和其他已发行的程序软件包，研究一系列化学反应中重要和有趣的量子效应。具体研究包含并不限于以下三个方向：

1. 量子世界的电影

2. 人工智能赋能的量子动态学新方法研究

3. 反应动态学的量子计算机算法发展

具体情况请查看课题组主页：