【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及量子計算，特別地涉及分子間力的調節方法和量子模擬方法、裝置、設備及介質。
技術介紹
1、范德華相互作用力（van?der?waals?forces，以下簡稱范德華力）是一類弱的、短程的分子間相互作用力，從基礎物理學到分子生物學，范德華力在自然科學中扮演著至關重要的作用。其中，分子間的范德華力明顯地表現為一種量子現象，這種相互作用由分子內部電子的量子漲落（即電子云的瞬時運動和偶極矩的瞬時形成）引起，這些量子漲落是無規則且不斷變化的，使得電子分布并非恒定，從而導致了瞬時的偶極矩，因而可以采用量子力學理論對分子間的范德華力進行全面描述。另外，與傳統的力學理論相比，量子力學理論可以更好地描述氣體和液體的分子動力行為，能夠建立分子動力學與流體的宏觀性質（如粘度、粒子擴散率和導熱性）之間的聯系。
2、在一個應用方面，舉例來說，通過調節分子間的范德華力可以改變凝聚態系統的相和多層二維材料的機械特性，因而在涉及化學和材料科學的能量儲存、水收集和原子層沉積等應用領域提供了令人期待的可能性。
3、由于能夠通過電磁場誘導分子的極化、改變偶極矩的排列進而改變分子間的范德華力，因而目前對于范德華力的操縱和調節的研究都是集中在電磁場，未發現采用其他調節范德華力的方法。
4、在另一個應用方面，由于分子振動模式中的基態或者激發態對應于量子比特的0或者1，因而分子及其相互作用可以應于量子計算領域。量子計算是一種利用量子力學原理、使用量子比特（qubits）來執行計算任務的新型計算范式，量子比特的疊加態和量子糾纏態
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的技術問題，本專利技術提出了一種分子間力的調節方法和量子模擬方法、裝置、設備及介質，用以提供一種新穎、有效的調節分子間作用力的方法。
2、為了解決上述技術問題，根據本專利技術的一個方面，本專利技術提供了一種分子間力的調節方法，所述方法包括以下步驟：
3、確定目標分子中的目標化學鍵的第一振動頻率；
4、調節設置在光學諧振腔中的兩個面對面的反射鏡之間的鏡面間距，使光學諧振腔的第二振動頻率與所述第一振動頻率大約相同，即第二振動頻率與所述第一振動頻率之差小于或等于閾值；
5、將目標分子注入所述光學諧振腔；
6、通過微調所述光學諧振腔的兩個反射鏡之間的鏡面間距改變目標分子間范德華力，其中，目標分子間范德華力響應于鏡面間距的增大而增大，響應于鏡面間距的減小而減小。
7、可選地，確定目標分子中的目標化學鍵的第一振動頻率的步驟包括：
8、基于特定光譜獲得目標分子的振動頻率譜，所述振動頻率譜描述了目標分子中不同化學鍵的振動模式及其振動頻率；
9、基于目標分子的振動頻率譜確定一個振動頻率作為第一振動頻率，所述第一振動頻率對應的化學鍵作為目標化學鍵。
10、可選地，所述的特定光譜為紅外光譜或拉曼光譜。
11、可選地，所述的調節分子間作用力的方法進一步包括：在微調所述光學諧振腔的兩個反射鏡之間的鏡面距離過程中測量光學諧振腔中的分子透射光譜。
12、根據本專利技術的另一個方面，本專利技術還提供了一種用于調節分子間力的的量子模擬方法，包括以下步驟：
13、以相鄰兩個目標分子作為第一量子系統，獲取相鄰兩個目標分子的第一量子耦合強度，其中，所述第一量子耦合強度與目標分子中的目標化學鍵的第一振動頻率相關；
14、在將目標分子注入所述光學諧振腔后，以當前光學諧振腔作為第二量子系統，獲取在無耗散條件下的每個目標分子與所述光學諧振腔的第二量子耦合強度，其中，光學諧振腔的第二振動頻率與所述第一振動頻率相同；
15、基于當前光學諧振腔內的目標分子的數量、相鄰兩個目標分子的第一量子耦合強度以及每個目標分子與所述光學諧振腔的第二量子耦合強度計算得到當前第二量子系統的總哈密頓量；
16、基于海森堡運動方程求解所述總哈密頓量，得到在無耗散條件下的所述第二量子系統的主方程；
17、求解所述主方程得到目標分子的透射光譜表達式，其中所述透射光譜表達式的輸入量為探測光頻率，輸出量為透射率，表達式的參數包括第二量子耦合強度、第二量子耦合強度、目標化學鍵的第一振動頻率和光學諧振腔的第二振動頻率；
18、基于目標分子的透射光譜表達式得到分子透射光譜，模擬設置在光學諧振腔中的兩個面對面的反射鏡之間的鏡面間距的微調對目標分子間范德華力的改變，所述目標分子間范德華力響應于鏡面間距的增大而增大，響應于鏡面間距的減小而減小。
19、可選地，以相鄰兩個目標分子作為第一量子系統，獲取相鄰兩個目標分子的第一量子耦合強度的步驟包括：
20、計算第一量子系統中作用于相鄰兩個目標分子之間的范德華勢能；
21、將第一量子系統中的目標分子處理為無自旋費米子，得到費米子多體問題；
22、基于費米子多體確定表征費米子之間相互作用的哈密頓量；
23、基于分子間相互作用的量子化方法量子化目標分子的目標化學鍵長度；以及
24、基于哈密頓量與范德華勢能的對應關系以及量子化的目標分子化學鍵長度得到相鄰兩個目標分子的第一量子耦合強度。
25、可選地，相鄰兩個目標分子的第一量子耦合強度為：
26、，
27、其中，m1和m2分別為相鄰兩個目標分子的質量，ω1和ω2分別為相鄰兩個目標化學鍵的第一振動頻率；
28、在無耗散條件下的每個目標分子與所述光學諧振腔的第二量子耦合強度為：
29、
30、其中，g為第n個目標分子與所述光學諧振腔的第二量子耦合強度，dn為第n個目標分子的瞬間偶極矩，，zn為量子化的第n個目標化學鍵的長度，ωn為第n個目標化學鍵的第一振動頻率，nph為所述光學諧振腔內光子數目，v為所述光學諧振腔的模體積；
31、可選地，當注入所述光學諧振腔的目標分子相同且數量為兩個時，第二量子系統的總哈密頓量表達式為：
32、
33、其中，和c分別為所述光學諧振腔的產生算符和湮滅算符，ωc為所述光學諧振腔的第二振動頻率，g為目標分子與所述光學諧振腔的第二量子耦合強度；、?、和分別為與相鄰兩個目標分子對應的第1個和第2個偶極子的產生算符和湮滅算符；本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種分子間力的調節方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的分子間力的調節方法，其特征在于，確定目標分子中的目標化學鍵的第一振動頻率的步驟包括：
3.根據權利要求2所述的分子間力的調節方法，其特征在于，所述的特定光譜為紅外光譜或拉曼光譜。
4.根據權利要求1所述的分子間力的調節方法，其特征在于，進一步包括：在微調所述光學諧振腔的兩個反射鏡之間的鏡面距離過程中測量光學諧振腔中的分子透射光譜。
5.一種用于調節分子間力的量子模擬方法，其特征在于，所述方法包括：
6.根據權利要求5所述的用于調節分子間力的量子模擬方法，其特征在于，以相鄰兩個目標分子作為第一量子系統，獲取相鄰兩個目標分子的第一量子耦合強度的步驟包括：
7.根據權利要求6所述的用于調節分子間力的量子模擬方法，其特征在于，相鄰兩個目標分子的第一量子耦合強度為：
8.根據權利要求7所述的用于調節分子間力的量子模擬方法，其特征在于，當注入所述光學諧振腔的目標分子相同且數量為兩個時，第二量子系統的總哈密頓量表達式為：
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