La simulación de la química cuántica es una de las aplicaciones más importantes de las computadoras cuánticas. En años recientes, Google, IBM y otras compañías de TI han estado diseñando qubits superconductores cada vez más buenos con el propósito de simular estructuras moleculares. Al principio, Se consideró el algoritmo de estimación de fase cuántica para obtener las energías del estado fundamental de las moléculas. Sin embargo, la escalabilidad de tal algoritmo cuántico es demasiado exigente para la tecnología cuántica actual. Un método alternativo es el "eigensolver variacional, "que se puede aplicar para construir una versión unitaria del ansatz de clúster acoplado, resolviendo uno de los principales obstáculos de la química cuántica clásica. Sin embargo, Los auto-solucionadores variacionales solo pueden proporcionar un medio para obtener la estructura electrónica de las moléculas. Para una comparación con los datos experimentales, las computadoras cuánticas deberían poder predecir los espectros de las moléculas.

Recientemente, un equipo dirigido por el profesor Man-Hong Yung de SUSTech y el profesor Luyan Sun de la Universidad de Tsinghua ha realizado una demostración experimental de prueba de principio sobre cómo los dispositivos superconductores pueden simular los espectros vibrónicos de las moléculas. El simulador superconductor está construido por un sistema de electrodinámica cuántica de circuito tridimensional (QED), en el que un qubit transmon se acopla a cavidades 3-D. Dos estados cuánticos del qubit desempeñan el papel de la base electrónica y los estados excitados de una molécula, y los modos electromagnéticos cuantificados soportados por la cavidad se emplean para modelar las vibraciones de la molécula. Las funciones de correlación temporal se pueden obtener directamente con el simulador superconductor. Es más, la fuerza del acoplamiento electrónico-vibrónico, caracterizado por el parámetro Huang-Rhys, se puede ajustar para una amplia gama de valores para simular diferentes moléculas.

Es más, el simulador puede obtener los espectros de los estados de equilibrio y no equilibrio, que puede ir más allá de la capacidad de las computadoras clásicas cuando se amplía. En el futuro, cuando estos simuladores individuales están conectados, Se pueden estudiar y predecir reacciones químicas complejas con estos dispositivos superconductores, que apunta a una dirección en la que se puede lograr la "supremacía cuántica" para aplicaciones prácticas.