量子计算机解决第一个三原子

量子计算是将触角在元素周期表,与报告计算的能量铍二氢化物(本·₂)。IBM的研究人员的工作,约克镇高地研究中心在纽约,使用量子计算机开发IBM只有六个量子位(量子比特)。¹

就像分子的量子化学计算始于H₂1927年,沃尔特·海特勒和伦敦弗里茨研究了量子计算的分子性质的出现也开始用这个简单的分子。²扩大量子计算更复杂的系统包含更多、更大的原子是一个重要的下一步发展技术。

传统计算机无法模型量子系统,这意味着他们必须使用近似分子性质来自量子规则。量子计算可以免除这些近似因为量子位可以体现经典计算的量子关联必须相当粗暴地分解成单电子波函数。然而,技术是有限的相对简单的系统,因为巨大的困难保持量子比特相干态足够长的时间来执行计算。

来模拟分子有效量子计算机,研究人员设计了一个算法称为量子eigensolver变分(VQE),具有初始猜测答案和优化它,有点像经典的模拟退火技术,但利用相干量子比特编码的能力'全球'量子态。³使用VQE方法,研究人员先前模拟氢分子⁴氢化和氦离子。³

现在杰伊·甘贝塔和同事在IBM已经能够使用的方法来计算的能量和债券的长度明显更复杂的分子,本·₂LiH以及氢化锂和磁晶格的一个简单的模型。他们使用了量子计算机有六个量子位由超导量子干涉器件(鱿鱼)冷却到25可。(这项工作)量子政权是一个重大的飞跃,“量子化学家说马库斯苍鹭”瑞士联邦理工学院苏黎世(ETH)。

Gambetta说,关键是要找到一个“试探函数”——最初的猜测解决量子方程,使最有效地利用可用的计算资源,因此,计算机仍然可以在短时间内完成计算量子比特保持一致。能量计算这样一个可观测的数量,而不是完整的量子态,Gambetta说,一个人可以离开,而不必担心纠正错误——这足够确保他们不会传播得太快。显示结果的可能性真的分子使用这些“噪音”,容易出错的量子位元很重要,苍鹭”说,因为这些是目前唯一的量子位元的。

不过,他补充道,本·计算这些属性₂仍然是一个“玩具问题”。在目前的工作中,作者可以治疗最多四个空间电子轨道,”他说。这样的小问题完全可以解决在经典计算机上几乎没有时间。”

但是他补充说,“一旦一个或两个数量级的多个物理量子位可用——这是可以在不久的将来,这里介绍的方法可以应用到更大数量的轨道”。