В Google провели первую квантовую симуляцию химической реакции — Naked Science
Денис Гордеев

В Google провели первую квантовую симуляцию химической реакции

5.3

При помощи 12 кубитов квантового процессора исследователям удалось симулировать изомеризацию диазена.

Процессор Sycamore
Процессор Sycamore, при помощи которого проводились вычисления / Erik Lucero

Команда инженеров из Google AI Quantum сообщила о первой успешной квантовой симуляции химической реакции. Это удалось сделать при помощи 54-кубитного квантового процессора Sycamore. Статья об эксперименте опубликована в Science.

Квантовая химия считается одной из самых перспективных областей применения квантовых вычислений. Наибольших успехов в этой области добились специалисты из IBM и Google. Ранее при помощи процессоров, состоящих из нескольких кубитов, уже удавалось рассчитать структуру не очень сложных молекул (например, гидрида бериллия BeH2).

Для моделирования реакции авторы работы взяли один из самых простых известных химических процессов — изомеризацию диазена, вещества с химической формулой N2H2. Такая реакция может выглядеть достаточно просто с точки зрения “классической” науки, но на квантовом уровне происходит целый комплекс труднопрогнозируемых вещей.

Sycamore отлично справился с задачей подобного моделирования, точно описав изменения положения атомов водорода в молекуле при образовании различных изомеров диазена. Для расчетов использовали лишь 12 из 54 кубитов процессора Sycamore — но это уже вдвое больше, чем при предыдущих попытках моделирования квантово-химических процессов.

Также при расчетах был использован гибридный алгоритм VQE (variational quantum eigensolver, “вариационный квантовый метод поиска собственных значений”). Его суть заключается в поиске минимума величины, которую можно рассчитать при помощи квантового компьютера — например, энергии молекул и отдельных атомов. Подобный алгоритм позволяет за считаные минуты проводить вычисления, на которые обычному суперкомпьютеру может потребоваться далеко не один год.

Применение такого алгоритма на квантовых кубитах открывает широкие возможности в самых разных областях науки и технологии. Так можно отбирать высокопрочные материалы или рассчитывать потенциальную эффективность фармпрепаратов.

Ранее мы писали об открытии «квантовой отрицательности», поможет в разработке сверхточных измерительных приборов, а также о странном поведении частиц позитрония, которое физики не сумели объяснить.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

Вчера, 20:52
Мария Азарова

Проект назвали в честь Галилео Галилея — итальянского ученого эпохи Возрождения, который задействовал разработанный им телескоп для наблюдения за астрономическими объектами, такими как луны Юпитера, кратеры спутника Земли и кольца Сатурна. Пока программа получила финансирование в 1,75 миллиона долларов, но возглавляющий ее профессор Ави Леб надеется на большее.

Вчера, 21:44
Василий Парфенов

Винтокрылый дрон Ingenuity продолжает демонстрировать свою исключительную пользу в качестве инструмента для изучения Марса. Он совершил уже десятый полет, преодолев в сумме 1838 метров, а также разогнался до рекордной скорости и поднялся на впечатляющую высоту.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: