IBM 联合美国橡树岭国家实验室（ORNL）、克利夫兰诊所正式发布重磅科研成果：人类首次利用量子计算机完成核聚变反应堆核心增殖熔盐材料 FLiBe 的分子级高精度量子化学计算，攻克经典超级计算机长期无法突破的材料模拟算力瓶颈，为商用核聚变燃料自给难题开辟全新技术路径，成果论文已发布于 arXiv 预印平台。
本次研究依托 IBM 自研 156 量子比特 Heron 超导量子处理器，搭配橡树岭百亿亿次级 Frontier 经典超算，采用量子中心超级计算混合架构，完成 FLiBe 熔盐 9 种离子分子构型全维度模拟。FLiBe 由氟、锂、铍构成，是全球主流托卡马克聚变堆设计中，用于自主增殖氚燃料的核心包层材料；高能中子轰击熔盐内锂原子即可生成聚变必需燃料氚，但氚在熔盐内部的结合、析出、腐蚀反应电子关联作用极度复杂，传统计算机只能采用粗糙近似计算，物理实验造价高昂、周期漫长，长期制约聚变工程落地。
研究团队创新嵌入波函数分治算法（EWF），将熔盐体系拆分：经典超算完成高温基础分子动力学预模拟，量子处理器专门承接强电子关联、经典算力无解的分子片段运算，再通过扩展样本量子对角化算法（ext-SQD）输出完整能量模型，模拟精度与顶级高精度经典计算结果高度匹配，完整还原氚在熔盐中的动态化学行为。
氚是氘氚聚变发电不可替代燃料，自然界存量极稀少，全球年总产量仅数公斤，一座 1GW 聚变电站单日氚消耗便达 0.5 公斤，氚自给是商业聚变发电最大卡脖子难题，也是美国能源部 “创世纪任务（Genesis Mission）” 核心攻坚目标。本次量子模拟突破，可大幅加速最优熔盐包层材料配方筛选，缩短聚变堆工程迭代周期，降低实体试验成本，推动可控核聚变从实验室走向电网规模化应用。
IBM 量子研究院负责人 Jay Gambetta 表示，此次成果标志量子计算正式脱离纯理论验证阶段，成为能源前沿领域可落地的工业科研工具。这套量子 – 经典 – AI 协同工作流脱胎于巨型生物分子模拟技术，具备通用适配能力，未来可延伸至高温超导、储能新材料、催化分子等复杂体系研发。
橡树岭国家实验室计算科学部门 Tom Beck 评价，政企实验室跨领域协作打通了量子硬件、超算算力、能源工程的技术壁垒，混合量子架构将重塑新材料研发范式。下一步团队将优化量子与经典算力数据传输延迟，扩大熔盐模拟分子规模，同时开放算法框架，面向全球聚变科研机构共享量子模拟工具链。
业内分析指出，该突破实现两大里程碑价值：一是全球首例聚变包层材料全量子级分子运算，验证量子计算在强关联复杂材料领域的独有优势；二是搭建成熟可复用的量子能源仿真流水线，为全球可控核聚变赛道注入全新算力解决方案，加速清洁能源终极方案商业化进程。
