Наука та дослідження

Проблема опису речовини і квантові комп’ютери. Частина II.

НАЧАЛОХорошим прикладом будівництва гібрида між квантовими і класичними обчисленнями може послужити дослідження колективу вчених з Аргоннської лабораторії в США, які змогли об’єднати в єдиний обчислювальний блок класичні комп’ютери і сучасні квантові комп’ютери, здатні підтримувати досить обмежений обсяг обчислень. І ось на такому гібриді виявилося можливим моделювати кластери розміром в сотні атомів. Для цього вченим довелося розробити спеціалізовану методику квантових вкладень, за допомогою якої на квантовому обчислювачі оброблялася Невелика зона матеріалу з активним процесом, в той час як інша частина матеріалу обраховувалася на класичному комп’ютері.

В якості тестового об’єкта моделювання вчені вибрали спінові дефекти в твердих тілах. Такий дефект являє собою систему з Іона, зміщеного щодо свого вузла кристалічної решітки і власне порожнього вузла, вакансії. Спіновими дефекти називаються через те, що крім іонів вони складаються з електронів з певним значенням спина.

Саме положення спина цього електрона може використовуватися для кодування інформації в квантовому блоці пам’яті. Азотна домішка в алмазну решітку і її властивості, розраховані за допомогою гібридного методу. Для первинної перевірки вчені реалізували метод на класичному комп’ютері, застосувавши його до розрахунків властивостей спінових дефектів в алмазі і карбіді кремнію.

Ці матеріали детально досліджуються вже досить довгий час, що дозволяє співвіднести результати обчислень з досить точним експериментальним описом реальності. Хороша згода між теорією і експериментом вселила в команду впевненість в надійності методу і дозволила перейти до наступного етапу досліджень, коли для розрахунків використовувався спочатку квантовий симулятор, а потім і квантовий комп’ютер IBM Q5 Yorktown. Отримані в результаті цих обчислень відповіді також добре зійшлися з експериментом, що підтвердило високу точність і ефективність методики квантових вкладень.

Підсумовуючи, можна сказати, що вийшов перспективний метод розрахунків, який може бути використаний в широкому колі завдань матеріалознавства та хімії, таких як розробка нових каталізаторів і ліків. He Ma et al, Quantum simulations of materials on near-term quantum computers, npj Computational Materials (2020). DOI: 10.
1038 / s41524-020-00353-zМне важлива Ваша думка. Якщо подобається, ставте лайк, підписуйтесь.

Related posts

Leave a Comment