十万个原子,发生一次化学反应,用计算机模拟一遍要多久?
如果用传统的量子化学方法,每往前走一步,理论上要约一千三百万天,大约三万五千六百多年,现实中根本难以执行。
原因一点也不复杂。
模拟是一步一步往前推的,每一步只推进1飞秒,也就是千万亿分之一秒;可每推这么一小步,都得把十万个原子的电子结构和相互作用力重新算一遍。
这,只是一步。
想看完一次完整的反应,得走几十万甚至几百万步。
所以计算化学领域一直有个绕不过去的「不可能三角」:精度、速度、尺度,三样只能挑两样。
量子力学看得准,却跑不远,通常只能算几百上千个原子、皮秒级的片段。
经典力场跑得远,却看不见反应,成键关系一开始就写死了,化学键既不会断,也不会生。
把反应区交给量子力学、其余交给经典力场,结果区域边界本身又成了新的误差来源。
机器学习力场(MLFF)试图兼得,却还要通过长时间动态稳定性的考验。
这个三角,困住了计算化学几十年。
如今,一个中国团队正在把这个「不可能三角」的边界向外推。
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