IBM ir izmantojis savu kvantu datoru, lai simulētu molekulu — lūk, kāpēc tās ir lielas ziņas

Kategorija: Datortehnika Ievietots 13. septembris

Mēs tikko esam mazliet tuvāk datora izveidei, kas var izjaukt lielu daļu ķīmijas pasaules un daudzās citās jomās. IBM pētnieku komanda ir veiksmīgi izmantojusi savu kvantu datoru IBM Q, lai precīzi modelētu berilija hidrīda (BeH2) molekulāro struktūru. Tā ir vissarežģītākā molekula, kas jebkad ir pilnībā apstrādāta ar kvantu simulāciju.

Molekulārā simulācija ir saistīta ar savienojuma pamata stāvokļa atrašanu — tā stabilāko konfigurāciju. Izklausās pietiekami vienkārši, īpaši mazai vecai trīs atomu molekulai, piemēram, BeH2. Bet, lai tiešām Ja zināt molekulas pamatstāvokli, jums ir jāmodelē, kā katrs elektrons katrā atomā mijiedarbosies ar visu pārējo atomu kodoliem, ieskaitot dīvainos kvantu efektus, kas rodas tik mazos mērogos. Tā ir problēma, kas kļūst eksponenciāli grūtāka, palielinoties molekulas izmēram.

Lai gan mūsdienu superdatori var simulēt BeH2 un citas vienkāršas molekulas, tie ātri kļūst satriekti, un ķīmiskie modelētāji, kas mēģina radīt jaunus savienojumus tādām lietām kā labākas baterijas un dzīvības taupīšanas zāles, ir spiesti aptuveni aprēķināt nezināmas molekulas darbību. pārbaudiet to reālajā pasaulē, lai redzētu, vai tas darbojas, kā paredzēts.

Kvantu skaitļošanas solījums ir ievērojami vienkāršot šo procesu, precīzi paredzot jaunas molekulas struktūru un to, kā tā mijiedarbosies ar citiem savienojumiem. Šodien publicētajā darbā Daba (maksas mūris) — un arī pieejams uz Arxiv (PDF) — IBM komanda ir parādījusi, ka viņi var izmantot jaunu algoritmu, lai aprēķinātu BeH2 pamata stāvokli savā septiņu kubitu mikroshēmā.

Dažos veidos tas ir neliels avanss. Bet tas ir svarīgs solis ceļā uz arvien sarežģītāku molekulāro simulāciju, izmantojot kvantu datorus, kas galu galā novedīs pie komerciāli svarīgiem sasniegumiem.

Pat tagad, kā atzīmē pētnieku grupa viņu emuāra ieraksts par darbu , IBM piedāvā piekļuvi 16 kubitu kvantu datoram kā bezmaksas mākoņpakalpojumu. Jo vairāk mikroshēmā ir kubitu — tas ir, kvantu bitu, ko var izmantot datu kodēšanai vairākos stāvokļos vienlaikus —, jo sarežģītāk aprēķini tai jāspēj veikt. Vismaz teorētiski. Kā mēs norādījām, kad praktiskos kvantu datorus padarījām par vienu no mūsu 2017. gada izrāvienu tehnoloģijām, viens no lielākajiem izaicinājumiem kvantu datoru projektēšanā ir nodrošināt, lai kubiti paliktu savā delikātajā kvantu stāvoklī pietiekami ilgi, lai veiktu aprēķinus. Tomēr, jo vairāk kubitu ir mikroshēmā, jo grūtāk to darīt pētniekiem.

Tomēr strauji tuvojas diena, kad kvantu datori pārspēj klasiskās mašīnas — lēciena punktu, kas pazīstams kā kvantu pārākums. Daži novērotāji uzskata, ka, lai tur nokļūtu, pietiktu ar mikroshēmu ar 50 kubitiem. Un, lai gan ķīmijas pasaule gūst milzīgu labumu no šādiem sasniegumiem, tā nav vienīgā joma. Paredzams, ka kvantu datori būs superzvaigznes jebkura veida optimizācijas problēmu risināšanā, kam vajadzētu palīdzēt virzīt lielus panākumus visās jomās, sākot no mākslīgā intelekta līdz tam, kā uzņēmumi piegādā paketes klientiem.