深度科技公司H.I.Council(位于东京都涩谷区,代表:濵之上 太)已在全球首次成功在IBM的最新量子处理器ibm_pittsburgh(Heron r2,156量子比特)上,运行了氮固定酶活性中心FeMoCo分子108量子比特规模的电子结构计算,并将结果作为论文公开。该研究证明了FeMoCo的化学精度计算,这个量子电脑长期以来视为「杀手级应用」的目标,可以通过结合量子化学知识的经典DMRG-AFQMC管线在48量子比特系统中实现。同时,该研究首次明确了当前量子电脑的定量限制(相干壁)。论文已在日本化学会等主要化学会共同营运的预印本服务器ChemRxiv(DOI: 10.26434/chemrxiv.15001770/v2)和开放访问保存库Zenodo(DOI: 10.5281/zenodo.19463795)上公开。相关技术已申请专利(特愿2025-182361)。研究背景:FeMoCo(铁钼辅因子,MoFe7S9C)是生物固氮酶的活性中心,其电子结构的精确计算是农药和肥料产业新触媒设计的关键。2017年,Reiher等人估计FeMoCo电子结构计算所需的计算规模为108量子比特,并将其定位为量子电脑的「杀手级应用」。此后,FeMoCo一直被视为量子电脑产业的长期目标。然而,目前的NISQ量子电脑受杂讯限制,多体相关的精度受限,此前并无研究在实际机器上完成FeMoCo规模的计算并定量验证其结果的有效性。H.I.Council的研究取得了以下四个主要成果:首先,全球首次在实际机器上运行了108量子比特规模的FeMoCo计算,通过无相位辅助场量子蒙特卡罗法(ph-AFQMC)达到了±0.67 mHa的统计误差。这是量子硬件在此规模计算中前所未有的精度,但化学精度的实现仍需改进系统误差(无相位偏差),这被明确为下一个研究课题。其次,通过多尺度空间相关测量,量化了随着电路深度增加,相关振幅的系统性衰减。结果显示,在108量子比特规模下,可提取的相关信号上限为r ≈ 0.03,并将其命名为「相干壁」。这是首次对当前量子电脑定量限制的系统性测量。第三,通过深入量子化学的经典计算方法(DMRG多行列式试验波函数 + ph-AFQMC),在48量子比特FeMoCo电子结构计算中达到了化学精度(+1.07 mHa)。这表明,量子电脑产业长期以来认为「只能由量子计算解决」的FeMoCo化学精度计算,可以通过利用量子力学知识的另一条途径(经典量子化学方法)实现。这并非否定量子电脑,而是意味着「广义量子优势」,即将量子力学的理解转化为实际应用的多种途径之一已取得成果。第四,基于上述发现,提出了改进下一代量子硬件的三个具体方向:摆脱各向同性热平衡化、优先考虑连接品质而非量子比特数量、以及设计硬件偏差以保持信息骨干。这些是可验证的假设,作为对量子硬件社群的呼吁。