研究小组认为，关键是要获取一台经典计算机的输出，并能将这些信息转换成一个可以被量子计算机解释的输入。研究人员在2019年年中发表了这一量子计算方法。

从那时起，PNNL团队在连接经典计算机和量子计算机方面又迈出了一大步。他们开发了一种计算机算法，利用了一种叫做“向下折叠”（downfolding）的数学技巧。本质上，向下折叠使得在目前的试验台量子计算机上进行困难和耗时的计算成为可能。

科瓦尔斯基说：“这就像把一个大盒子缩小成一个小得多的盒子。”“在这种情况下，方框代表一个巨大的数值空间。我们在量子计算机中使用更紧凑的描述，所得到的结果准确地表示了更大系统的能量。它是经典计算和未来几年量子计算之间的桥梁。”

这似乎是一个数学窍门，但科瓦尔斯基补充说，该方法使用量子力学的性质和一系列严格的数学理论，是可靠和可复现的。

打开新的大门

这种向下折叠的方法不仅为量子计算开辟了新的途径，而且让使用更有效和更精确的方法来分析和验证美国能源部（DOE）每天产生的大量数据成为可能，这些数据来源于美国能源部支持的光源，研究精度在亚原子级别。

科瓦尔斯基说：“我们已经展示了如何用哈密顿下折（Hamiltonian downfolding）来分析激发态电子的量子行为。”“这提供了一种用理论来验证解释数据的方法。”

这些通往量子计算之路的过渡步骤至关重要，因为它们提供了重要的基准，有助于展示世界与实现量子霸权的距离有多近。

“我们将能够根据这些计算来测试量子计算机的输出”，克里希纳莫蒂说道，“如果量子计算机能产生接近这些结果的结果，我们就会知道它们是有效的。”

这篇专题文章中描述的工作得到了美国能源部、科学办公室（Office of Science）、基础能源科学办公室（Office of Basic Energy Sciences）、化学科学、地球科学和生物科学司（the Chemical Sciences， Geosciences， and Biosciences Division）的支持。这项研究的一部分是由PNNL的类星体计划（Quantum Algorithms， Software， and Architectures （QUASAR） Initiative）资助的。一些计算是在环境分子科学实验室（the Environmental Molecular Sciences Laboratory，EMSL）进行的，该实验室是由美国能源部资助的国家用户设施，位于PNNL。