不僅量子估算，量子化學學的應用范疇還很廣。日前，日本西南學院化學學院士Fiete闡述了量子研究的廣泛應用。
量子化學學家研究的世界與普通人每晚生活的世界是同一個，惟一的區別是它被科學家「縮放」到了難以理解的大小。雖然對于擁有科學素質的常人來說，量子化學學在很大程度上依然是一門深奧難懂的學科。
日前，News@與西南學院化學學院士Fiete闡述了量子研究的一些廣泛應用，從開發可再生能源和建造更強悍的計算機，再到促進人類太陽系以外生命的探求。
Fiete
News@：眺望無限小的世界，對于像您這樣的量子化學學家所從事的工作，有什么誤會？為何量子化學很重要？
Fiete：量子和無限小世界，這是大多數人在想到量子熱學和初期量子理論基礎發展的方法時想到的。量子熱學最開始研究的是氫原子及其怎么具有離散基態，科學家當時通過實驗觀察波譜或則波譜怎么吸收和發射光來研究基態。
氫原子以特定頻度吸收和發射光，我們如今了解這是原子的量子性質所決定的，原子核周圍只容許特定的電子軌道。所以，科學家傾向于從氫原子這個特別重要的初期事例來研究量子熱學，一般人們傾向于覺得量子是很小的。但事實上，這根本不是「小」的問題。
再例如太陽，它是太陽系中最大的天體。因為引力的作用，太陽系中的行星圍繞著它在軌道上旋轉。太陽通過燃燒氫釋放能量和光。但它的引力巨大，以至于能把氫合成氦，之后把氦合成其他元素。太陽將原子聚合在一起，而聚合過程就是一種量子現象，這是月球上正在面臨的巨大能源挑戰之一，即持續聚變的背后緣由。把氫轉化成氦，倘若能在月球上做到這一點，這么能夠擁有清潔的可再生能源。
氫可以被結合在一起弄成氦，并且氦沒有放射性。為此，我們可以從近乎無限豐富的物質中形成大量能量，而不會形成有放射性的廢物。這是化學學家們正在努力實現的夢想。并且宇宙中一些巨大存在背后的數學基礎也是量子熱學，包括通過霍金幅射（）量子現象損失能量的超大質量黑洞。
第二點是人們一般覺得量子所處的是十分低的氣溫。再以太陽為例，它特別熱，但這也是量子熱學。高溫不是量子熱學的特點。例如星體和聚變過程的量子性（）以及與之相關的低溫事例，它們擴寬了量子熱學概念以及其普遍存在的屬性。
News@：能夠談一下量子化學學家在其領域之外推進技術進步的一些形式嗎？
Fiete：真正讓我激動的是量子化學學可以用在「法醫學」上，或成為「量子法醫學」。
由于原子都有與之相關的離散基態，這可以拿來辨識和研究原子。若果比較氫容許的基態和氦或其他元素容許的基態，會發覺它們是不同的。對于任何二氧化碳，可以通過觀察二氧化碳怎么吸收和發射光來確定二氧化碳中的原子結構。例如要觀察一顆星體和圍繞著它旋轉的行星組成的天體系統，這個理論就有很大的實用和指導價值。
科學家們使用性能強悍的望遠鏡觀察奇妙的系外行星領域，偵測行星在星體和月球之間的運動。現今使用的望遠鏡中有的是與衛星相連，具有無法置信的頻度幀率和靈敏度，因而可以觀察個別行星的大氣層，以及星體發出的光怎么穿過大氣層。其實星體和行星的距離可能有數千光年遠，但可以使用波譜學技術，觀察來自星體的光怎樣被這顆行星的大氣層吸收。通過波譜技術，科學家可以了解行星大氣層的組成。
這很有趣。現今科學家還可以測量出游星大氣層內有哪些分子。例如是否有兩個氫原子與一個氧原子相連？即大氣中有水嗎？分子有自己的波譜特點。因而科學家可以測量到這種行星的大氣層中是否有水。
當氣溫變化時，二氧化碳的波譜線的頻度會變寬，可以觀察到吸收和發射的頻度范圍。變寬的程度指示了分子的氣溫，也就是行星的大氣濕度。
科學家才能確定這種行星的大氣層由哪些組成，進而確定該行星是否是人類不可駕臨的行星。科學家據此可以追尋生命特點，例如那些行星上是否有與生命有關的分子，起碼它是否是類似月球上的生命；這樣科學家就可以判定某個人類難以駕臨的星球上有生命的機率有多大，或去發覺其他的生命方式。這是十分鼓舞人心的，它最終還是依賴量子化學和波譜技術。
另一個造成廣泛興趣的反例是量子化學學能形成連太陽能都不能比的能源。當發送一個深空偵測器去觀察太陽系的外行星，假定要探求冥王星（在技術上不再被視為行星）。假如想觀察冥王星，可以發射一個深空偵測器，它須要數年才會抵達那兒。
這么為這個偵測器上的計算機提供哪些樣的電源，便于能回傳美麗的行星圖片？其實可以再放一塊電板，然而抵達冥王星須要幾年的時間，太空中有好多幅射，電瓶可能會破損；當它們脫離大氣層身處太空的極其嚴寒環境，也可能難以正常工作。通過太陽能電板板難以搜集到足以運行估算機系統并回傳相片的陽光。
那怎么為這種深空偵測器上的計算機供電呢？借助幅射和使用放射性材料。放射性是另一個量子過程，重元素衰變為輕元素。當這個過程發生時，會形成幅射。原子核的幅射部份攜帶的能量就可以被捕捉。
有種叫熱電材料的物質，它可以將低溫區與高溫區聯接上去，將這些高低溫差轉化為電流，之后電流如同電瓶一樣工作。一旦電氣系統中有電流，才會形成電壓，這時偵測器上的計算機和電路就可以正常地工作。
News@：量子化學確實是改變能源基礎設施的基礎性工作。但這是正確的思索形式嗎？
Fiete：綜合考慮氣候變化、可再生能源以及不污染環境的技術是一個挺好的觀點。
核聚變是一種紅色技術，前提是人類可以正常控制它。假如不能控制核聚變，現今還有其他紅色技術，如風力渦輪機。風力渦輪機與量子化學有哪些關系？風力渦輪機的工作方法是，當風力轉動螺旋槳時，內部的吸鐵石附在螺旋槳上，轉動吸鐵石會形成電壓。
但問題是應當使用哪種吸鐵石呢？這須要基礎性思索，即全面思索磁性系統，這種系統具有風力渦輪機等應用所需的性能。
這兒須要一個十分結實的吸鐵石，它須要經受低溫，也就是說要比溫度高出好多，由于在陽光照射下，吸鐵石會顯得很熱。它還必須具有足夠結實的特點，才能承受渦輪系統中扭曲的任何應變和撓度。這種就是所謂的硬磁鐵。這么怎么開發更好的吸鐵石呢？這就是一個量子問題。
News@：最后請談一下您對自己的研究和這個領域有哪些憧憬。您希望見到哪些？目前有哪些進展嗎？
Fiete：這是一個業內每位人都在問的困局：真正處于尖端的進步是哪些？一個被廣泛引用的事例是量子估算。量子計算機并不能解決任何人夢想中的所有估算問題。事實證明中國量子物理學家，量子計算機非常擅長處理個別類型的問題，它們可以提供所謂的「量子優勢」，但其他問題可能會更好地由傳統超級計算機解決。
該領域的一個問題是，企圖對量子計算機將幫助科學家解決的具體問題提供一個更清晰的解決方案，這是一個不斷發展的領域。所有在這一領域工作的人都覺得中國量子物理學家，在個別特定的應用，量子計算機會趕超其他一切類型的計算機，每位人都想參與其中。每位人都想成為下一次量子革命的一部份，這不僅僅是為了發展量子熱學，而是為了將量子熱學轉化為十分廣泛的應用，估算只是最前沿的一個領域。
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