Дослідники з IBM поліпшили моделювання молекул, які можна було б використовувати для створення нових матеріалів, без необхідності в додаткових кубітах. Вчені успішно змоделювали деякі молекули з більш високим ступенем точності.

Дослідникам вдалося ефективно упакувати більше інформації в математичні функції, які використовувалися для проведення моделювання.

Ми демонструємо, що властивості парадигматических молекул, таких як фтористий водень (HF), можуть бути розраховані з більш високим ступенем точності на сьогоднішніх невеликих квантових комп'ютерах,
– заявили вони.

Що це взагалі дає і де використовується

Виробник автомобілів Daimler, давній партнер IBM в області квантових досліджень, виявив велику цікавість до результатів цього дослідження. З 2015 року Daimler працює над модернізацією літій-іонних акумуляторів до літій-сірчаних – нетоксичного і легкодоступного матеріалу, який збільшить ємність і швидкість зарядки електромобілів.

Для проєктування батареї на основі нових матеріалів необхідно точне розуміння того, які з'єднання повинні використовуватися. Процес включає точний опис всіх характеристик молекул, складових з'єднання, а також часток, з яких складаються ці молекули, для моделювання того, як сполука буде реагувати в різних середовищах. Класичні методи, які існують сьогодні, не можуть візуалізувати ці симуляції з точністю, необхідною для розробок Daimler.

До чого тут квантові комп'ютери

Квантові комп'ютери можуть швидко виконати такого роду завдання. Кубіти і їх здатність одночасно кодувати різну інформацію дозволяють квантовим алгоритмам виконувати кілька обчислень одночасно. Однак масштабування кубітів є складним процесом. Більшість квантових комп'ютерів, в тому числі IBM, працюють з менш ніж 100 кубитами, чого недостатньо для моделювання складних молекул.

Деякі властивості цих молекул зазвичай представляються в комп'ютерних експериментах за допомогою математичної функції, званої гамильтонианом.

"В даний час ми не можемо уявити досить орбіталей в нашому моделюванні на квантовому обладнанні, щоб корелювати електрони, виявлені в складних молекулах в реальному світі", – заявила команда IBM.

Як в IBM вирішили проблему потужності

Замість того щоб чекати появи більшого квантового комп'ютера, здатного виконувати важкі обчислення, дослідники вирішили подивитися, що вони можуть зробити з технологією в її нинішньому вигляді. Щоб компенсувати обмеження ресурсів, команда створила так званий "транскорельований" гамільтоніан, що містить додаткову інформацію про поведінку електронів у конкретній молекулі. Таким чином, дослідники підвищили точність моделювання без потреби в додаткових кубітах.

Цей метод є новим кроком на шляху до точного розрахунку властивостей матеріалів на квантовому комп'ютері, незважаючи на обмежені ресурси, доступні на сьогоднішній день.

Восени 2020 року IBM представила оновлену дорожню карту розвитку своїх квантових комп'ютерів. Компанія збирається у 2023 року створити квантовий комп'ютер зі 1121-кубітовим процесором.

Довгострокова мета IBM – побудувати квантову систему на мільйон кубітів. Компанія розглядає позначку в 1000 кубітів як переломний момент для подолання перешкод, що обмежують комерціалізацію квантових систем.

Источник: 24tv.ua