量子化学计算
基于量子力学第一性原理（薛定谔方程）的化学计算方法，代表方法密度泛函理论（DFT），是材料 / 药物科学计算的物理基底；2020+ 与 AI 融合后产生"AI 加速量子化学"新范式。
定义
量子化学计算（Quantum Chemistry）指用量子力学方程（含 Hartree-Fock / DFT / 耦合簇 CCSD 等）计算分子或材料的电子结构、能量、性质。是科学计算最经典 / 算力最饥渴的领域之一。
主要方法层级
| 精度 | 算力 | 代表方法 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 高精度 | 极大 | 耦合簇 CCSD(T) | 小分子高精度参考 |
| 中精度 | 较大 | DFT（密度泛函理论） | 材料 / 药物常规预测 |
| 中低精度 | 中等 | 半经验方法 | 大分子初筛 |
| 低精度 | 较小 | 力场（MM） | 分子动力学模拟 |
AI 加速量子化学
- 机器学习力场：用 ML 模型拟合量子化学计算结果，速度提升 1000-10000 倍
- 代表工作：ANI / SchNet / NequIP / MACE
- 应用：晶泰科技 将 DFT + AI 用于晶型预测；Schrödinger FEP+ 物理建模与 AI 融合
在 AI for Science 中的角色
- 晶泰科技 三位一体（AI + 量子物理 + 机器人）的"量子物理"分量
- 与纯数据驱动的 AI 路径（英矽智能 Recursion Pharmaceuticals）形成互补
- 在材料科学领域不可替代（材料预测高度依赖物理第一性原理）
主要玩家
- 学术：剑桥 / MIT / 斯坦福等量子化学组
- 工业：晶泰科技（中国）/ Schrödinger（美国）
- 开源：Psi4 / Gaussian / Quantum ESPRESSO
演进历史
- 1929：狄拉克 "全部化学的基本理论已知"
- 1964-65：Kohn-Sham DFT 提出
- 1998：DFT 创始人 Walter Kohn 获诺贝尔化学奖
- 2017+：ML × 量子化学融合
- 2025+：与量子计算硬件结合的探索
相关概念
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