2025年是量子力学诞生100周年，在过去的一个世纪里，量子力学的建立和发展深刻改变了人类对微观世界的认识，也推动了现代科技的巨大进步。作为量子力学的自然延伸，量子计算为我们提供了一种全新的信息处理范式，它不仅挑战了经典计算的极限，也为解决长期困扰科学界的复杂问题带来了前所未有的可能性。

化学是最早与量子理论结缘的学科之一。分子的电子结构和动力学性质都依赖于对量子体系的精确刻画。然而，随着体系规模的扩大，经典计算方法在存储和运算资源上的指数性增长逐渐成为瓶颈，许多重要问题无法得到高效求解。正因如此，量子计算自诞生之初便被寄予厚望，有望突破计算化学瓶颈。

近年来，随着量子硬件和算法的不断进步，量子计算与计算化学的结合逐渐走向前沿。从早期的针对容错量子计算机的量子模拟和量子相位估计算法，到NISQ（含噪中等规模量子）时代提出的变分量子本征值求解器、变分量子动力学模拟等新算法，理论研究与实验实现相辅相成，展现出巨大潜力。未来十年至二十年，量子计算有望在催化剂设计、新药研发以及功能材料探索等领域发挥革命性作用。

本书正是在这一背景下完成的。我们系统梳理了量子计算的基础理论与算法框架，并结合最新进展，探讨其在化学中的应用场景与挑战。全书分为三个部分：第一部分介绍量子计算与量子信息的基本原理，帮助读者建立扎实的理论基础；第二部分聚焦量子算法，涵盖适用于容错量子计算机的通用量子算法和面向NISQ硬件的变分量子算法；第三部分则深入化学应用，呈现从电子结构计算到分子动力学模拟的系统性探索。

我们希望这本书能为初学者提供清晰的学习路径，也能为已有一定背景的研究人员提供有价值的参考。更重要的是，它能够激发跨学科的交流与合作，让物理学家、化学家和计算机科学家共同推动量子计算化学的发展。

在此，我们衷心感谢同行与学生在写作过程中提出的意见和建议，也感谢量子计算领域快速发展的研究群体所做出的贡献。希望本书能为您理解和探索量子计算在化学中的潜力提供助益。

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