Используя квантовый процессор, состоящий из 12 кубитов, ученым удалось смоделировать процесс изомеризации диазена.
Инженеры из Google AI Quantum объявили об успешной квантовой симуляции химической реакции. Для этого был использован 54-кубитный квантовый процессор Sycamore. Описание эксперимента представлено в статье опубликована в Science.
Квантовые вычисления открывают широкие возможности в квантовой химии, и эта область считается одной из самых многообещающих. Наибольшие достижения в данной сфере принадлежат специалистам из IBM и Google. С использованием процессоров, включающих небольшое количество кубитов, уже были выполнены расчеты структуры относительно простых молекул, таких как гидрид бериллия BeH2).
При моделировании реакции авторы использовали изомеризацию диазена (N2H2), один из наиболее простых известных химических процессов. Несмотря на кажущуюся простоту с точки зрения традиционной науки, на квантовом уровне этот процесс включает в себя сложный набор труднопредсказуемых явлений.
Процессор Sycamore успешно выполнил моделирование, детально отобразив перемещения атомов водорода в молекуле диазена при формировании разных изомеров. Расчеты проводились с использованием всего 12 из 54 доступных кубитов, что уже вдвое превышает объем ресурсов, использованных в предыдущих моделях квантово-химических процессов.
Для проведения расчетов применялся гибридный алгоритм VQE (variational quantum eigensolver), который основан на поиске минимума определенной величины с использованием квантового компьютера, например, энергии молекул или отдельных атомов. Этот алгоритм позволяет выполнять вычисления за несколько минут, в то время как обычному суперкомпьютеру для этого может потребоваться значительно больше времени.
Использование данного алгоритма с квантовыми битами открывает перспективные направления в различных сферах науки и техники. Это позволяет, например, выбирать материалы с повышенной прочностью или оценивать потенциальную эффективность лекарственных средств.
Ранее мы писали об открытии «квантовой отрицательности» может способствовать созданию высокоточных измерительных приборов, а также о необычном поведении частиц позитрония, которое физики не сумели объяснить.