Roman GłogulskiNajnowsze badania przeprowadzone przez zespół wieloinstytucyjny przedstawiają nowe podejście do rozwiązywania problemów symulacji chemicznych za pomocą komputerów kwantowych. Ta praca ma potencjał wzmocnienia chemii obliczeniowej, co mogłoby przyspieszyć rozwój leków i innowacje materiałowe.
Głównym celem badania było optymalizowanie symulacji chemicznych w celu uniknięcia kosztów obliczeniowych przy wzroście rozmiaru systemów. Zespół naukowców z Uniwersytetu w Toronto twierdzi, że ich badania odbiegają od tradycyjnych symulacji chemicznych, które były ograniczone przez użycie komputerów klasycznych.
Nowa metoda opiera się na dynamicznych symulacjach reakcji chemicznych, wykorzystując możliwości komputerów kwantowych. Symulacje kwantowe są opisane w badaniu jako ewolucja czasowa zgodnie z równaniem Schrödingera pod wpływem hamiltonianu. Takie symulacje mogą być wykonywane na komputerach kwantowych, należących do klasy złożoności obliczeniowej BQP (oznacza to, że te symulacje można rozwiązać w skończonym czasie, z ograniczonym szansą na błędy).
W pracy badawczej opisano, że ramy te wykorzystują zestaw początkowych konfigurowalnych stanów atomowych, które następnie są przekształcane w stany wejściowe dla reakcji poprzez dynamiczny proces rozpraszania. Ten proces, wspomagany przez potencjały sztuczne, prowadzi do stworzenia stanu wejściowego do kolejnych dynamicznych symulacji. Ta metoda różni się od poprzednich podejść poprzez eliminację problemów związanych z przygotowaniem stanu podstawowego oraz zagadnienia ortogonalnej katastrofy – zmniejszone szanse na pomyślne odzyskanie stanu podstawowego.
Nowa metodologia obiecuje skuteczną symulację różnych problemów związanych z chemią. Koncentrując się na dynamice symulacji, badacze proponują alternatywę dla komputacyjnie intensywnego poszukiwania stanu podstawowego, który tradycyjnie był uważany za wąskie gardło w symulacjach chemicznych.
Mimo że badania te dostarczają solidnych podstaw teoretycznych, zespół badawczy uznaje za konieczne przeprowadzenie dalszych badań w celu oceny praktycznych aspektów swojego podejścia. Przyszłe badania mogą obejmować integrację narzędzi symulacji klasycznych, takich jak termostat Nosé-Hoover, oraz opracowanie heurystyk kwantowych dla stanów podstawowych. Ważne jest również zauważyć, że ArXiv nie podlega formalnej recenzji przez ekspertów, co stanowi istotny etap w procesie naukowym.
Pomijając potencjalne problemy, jakie mogą wyniknąć w przyszłych badaniach, potencjalny wpływ tej technologii może być znaczący. Dzięki umożliwieniu bardziej efektywnych symulacji układów chemicznych na komputerach kwantowych, te badania mogą przyspieszyć postęp w różnych dziedzinach, w tym w rozwoju leków i naukach o materiałach. Ta praca naukowa podkreśla rosnącą rolę komputerów kwantowych w badaniach naukowych i daje możliwość rozwoju chemii obliczeniowej.
Badania zostały przeprowadzone przez Philippa Schleicha i obejmują dwie znane nazwiska w dziedzinie komputerów kwantowych: Joe Fitzsimonsa z Horizon Quantum Computing oraz Alána Aspuru-Guzika, profesora chemii, informatyki, inżynierii chemicznej i nauk o materiałach na Uniwersytecie w Toronto. Zespół obejmuje również Lasse Bjørn Kristensen, Davide Avagliano, Mohsena Bagherimehraba, Abdulrahmana Aldossary’ego i Christopha Gorgulli.
Definicje kluczowych pojęć i żargonu:
– Symulacje chemiczne: Próba modelowania i analizy procesów chemicznych za pomocą narzędzi matematycznych i obliczeniowych.
– Komputer kwantowy: Komputer wykorzystujący efekty kwantowe i przetwarzanie na poziomie kwantowym w obliczeniach.
– Ewolucja czasowa: Dynamiczny proces, w którym stany systemu zmieniają się w czasie zgodnie z określonymi regułami.
– Równanie Schrödingera: Równanie w fizyce kwantowej opisujące ewolucję czasową stanu kwantowego systemu.
– Hamiltonian: Matematyczny operator używany do opisu ewolucji czasowej w mechanice kwantowej.
– Quantum computational time error: Mierzy w jakim stopniu wynik obliczeń kwantowych może odbiegać od oczekiwanych rezultatów.
– Stan podstawowy: Najniższy stan energetyczny systemu.
Powiązane przedstawienia dotyczące głównej domeny:
– Uniwersytet w Toronto
The source of the article is from the blog combopop.com.br
