Simulering av kvantkemi är en av kvantdatorernas mördare tillämpningar. Under de senaste åren har Google, IBM och andra IT-företag har utvecklat allt bättre supraledande qubits i syfte att simulera molekylära strukturer. I början, kvantfasuppskattningsalgoritmen övervägdes för att erhålla grundtillståndsenergierna för molekyler. Dock, skalbarheten hos en sådan kvantalgoritm är för krävande för nuvarande kvantteknologi. En alternativ metod är "variationsegenlösaren, " som kan användas för att konstruera en enhetlig version av den kopplade klusteransatz, lösa ett av de stora hindren inom klassisk kvantkemi. Dock, Varierande egenlösare kan endast tillhandahålla ett sätt att erhålla den elektroniska strukturen hos molekyler. För en jämförelse med experimentdata, kvantdatorer ska kunna förutsäga molekylernas spektra.

Nyligen, ett team ledd av Prof. Man-Hong Yung vid SUSTech och Prof. Luyan Sun vid Tsinghua University har utfört en proof-of-princip experimentell demonstration av hur supraledande enheter kan simulera molekylernas vibronspektra. Den supraledande simulatorn är konstruerad av ett tredimensionellt kretskvantelektrodynamiksystem (QED), i vilken en transmon-qubit är kopplad till 3D-håligheter. Två kvanttillstånd av qubit spelar rollerna för den elektroniska marken och exciterade tillstånden för en molekyl, och de kvantiserade elektromagnetiska moderna som stöds av kaviteten används för att modellera molekylens vibrationer. De tidsmässiga korrelationsfunktionerna kan erhållas direkt med den supraledande simulatorn. Dessutom, den elektroniska-vibroniska kopplingsstyrkan, kännetecknas av Huang-Rhys-parametern, kan justeras för ett brett spektrum av värden för att simulera olika molekyler.

Vidare, simulatorn kan erhålla spektra för både jämvikts- och icke-jämviktstillstånd, som kan gå utöver kapaciteten hos klassiska datorer när de skalas upp. I framtiden, när dessa individuella simulatorer är anslutna, komplexa kemiska reaktioner kan studeras och förutsägas med dessa supraledande enheter, vilket pekar mot en riktning där "kvantöverlägsenhet" kan uppnås för praktiska tillämpningar.