Квантовая химия на квантовых компьютерах

2019-07-23 22:05

квантовый компьютер 2018

Квантовые вычисления и технологии обработки квантовой информации привлекают все больше внимания за счет появления соответствующих областей знания. Среди многих важных и фундаментальных вопросов современной науки, решение уравнения Шредингера (УШ) для атомов и молекул является одной из конечных целей в химии, физике и смежных областях.

УШ является «первичным базисом» для нерелятивистской квантовой механики, решения которой, называемые волновыми функциями, могут предоставить любую информацию об электронах внутри атомов и молекул, предсказывая их физико-химические свойства и химические реакции. Исследователи из городского университета Осаки (OCU) в Японии, д-р К. Сугисаки, проф. К. Сато, Т. Такуи и его коллеги, разработали новый квантовый алгоритм, позволяющий определить, дают ли квантово-химические расчеты, выполняемые на квантовых компьютерах, корректные волновые функции в виде точных решений уравнения Шредингера.

Эти проблемы неразрешимы с помощью существующих в настоящий момент суперкомпьютеров. Разработанный квантовый алгоритм поспособствует ускорению внедрения в практику квантовых компьютеров. До настоящего времени химия и физика стремились предсказывать сложные химические реакции, применяя подходы Full-CI («полная настройка взаимодействия») с 1929 года, но с тех самых пор получать полноценные результаты не удавалось.

Теперь вычисления Full-CI потенциально способны прогнозировать химические реакции, и новый улучшенный подход на основе Full-CI, подходящий для прогнозирования физико-химических свойств, уже был реализован на квантовых компьютерах. В настоящее время исследовательская группа OCU установила возможную методологическую реализацию «наблюдаемых данных на квантовых компьютерах», таких как вычисление спиновых квантовых чисел произвольных волновых функций, что является ключевым вопросом в квантовой химии.

Ученые уточнили:

«Как заявил Дирак в 1929 году, когда была основана квантовая механика, точное применение математических теорий для решения УШ приводит к уравнениям, слишком сложным для того, чтобы их можно было решить, Фактически, число переменных, которые должны быть определены в методе Full-CI, растет экспоненциально по отношению к размеру системы, и она легко наталкивается на астрономические цифры, подобно экспоненциальному взрыву. Например, размер расчета с применением Full-CI для молекулы бензола C6H6, в котором участвуют только 42 электрона, составляет 1044, что невозможно рассчитать применяя любые суперкомпьютеры. Что еще хуже, в молекулярных системах, где процессы диссоциации характеризуются чрезвычайно сложными электронными структурами (мультиконфигурационная природа), соответствующие численные расчеты также невозможны на любых суперкомпьютерах в настоящий момент. Помимо этих базовых трудностей, существуют проблемы в новых областях, таких как определение физических величин, имеющих отношение к квантовой химии»

Пояснения к некоторым изображениям из статьи:

Таблица соответствия состояний за счет преобразования Джордана – Вигнера (JWT) и обобщенного спин-координационного отображения (GSCM)

Квантовая схема для моделирования временной эволюции волновой функции под оператором S^2 в двух молекулярных орбитальных системах, таких как молекула H2, в минимальном базисе с использованием обобщенного отображения координат спина (GSCM)

Результаты моделирования волновых функций состояний |??> и |??> после применения оператора временной эволюции e^(-iS^2t) |??>

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190709110214.htm

Источник: m.vk.com



		Квантовая химия на квантовых компьютерах
МЕНЮ Искусственный интеллект Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту ТЕМЫ Новости ИИ Искусственный интеллект Голосовой помощник Городские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Слежка за людьми Угроза ИИ Разработка ИИ ИИ теория Компьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Внедрение ИИ Big data Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Техническое зрение Чат-боты Работа разума и сознание Изучение сна Изучение сознания Психология Работа головного мозга Работа памяти Работа разума Модель мозга Модель мозга Робототехника, БПЛА Беспилотные автомобили БПЛА Робототехника Трансгуманизм Трансгуманизм Обработка текста Анализ социальных сетей Компьютерная лингвистика Лингвистика Поисковые алгоритмы Теория эволюции Головной мозг Нейронные сети Поведение животных Теория эволюции Дополненная реальность Виртулаьная реальность Дополненная реальность Железо Интернет вещей Квантовые компьютеры Нейронные процессоры облачные вычисления Суперкомпьютеры Киберугрозы Кибербезопасность Научный мир Методы исследования Наука и образование Семинары ИТ индустрия ИТ-гиганты Новости ит Разработка ПО Разработка ПО Теория алгоритмов Теория информации Кластеризация Математика Актуальная математика Статистика Теория вероятности Теория информации Теория хаоса Цифровая экономика Технология блокчейн Цифровая экономика Авторизация RSS RSS новости		2019-07-23 22:05 квантовый компьютер 2018 Квантовые вычисления и технологии обработки квантовой информации привлекают все больше внимания за счет появления соответствующих областей знания. Среди многих важных и фундаментальных вопросов современной науки, решение уравнения Шредингера (УШ) для атомов и молекул является одной из конечных целей в химии, физике и смежных областях. УШ является «первичным базисом» для нерелятивистской квантовой механики, решения которой, называемые волновыми функциями, могут предоставить любую информацию об электронах внутри атомов и молекул, предсказывая их физико-химические свойства и химические реакции. Исследователи из городского университета Осаки (OCU) в Японии, д-р К. Сугисаки, проф. К. Сато, Т. Такуи и его коллеги, разработали новый квантовый алгоритм, позволяющий определить, дают ли квантово-химические расчеты, выполняемые на квантовых компьютерах, корректные волновые функции в виде точных решений уравнения Шредингера. Эти проблемы неразрешимы с помощью существующих в настоящий момент суперкомпьютеров. Разработанный квантовый алгоритм поспособствует ускорению внедрения в практику квантовых компьютеров. До настоящего времени химия и физика стремились предсказывать сложные химические реакции, применяя подходы Full-CI («полная настройка взаимодействия») с 1929 года, но с тех самых пор получать полноценные результаты не удавалось. Теперь вычисления Full-CI потенциально способны прогнозировать химические реакции, и новый улучшенный подход на основе Full-CI, подходящий для прогнозирования физико-химических свойств, уже был реализован на квантовых компьютерах. В настоящее время исследовательская группа OCU установила возможную методологическую реализацию «наблюдаемых данных на квантовых компьютерах», таких как вычисление спиновых квантовых чисел произвольных волновых функций, что является ключевым вопросом в квантовой химии. Ученые уточнили: «Как заявил Дирак в 1929 году, когда была основана квантовая механика, точное применение математических теорий для решения УШ приводит к уравнениям, слишком сложным для того, чтобы их можно было решить, Фактически, число переменных, которые должны быть определены в методе Full-CI, растет экспоненциально по отношению к размеру системы, и она легко наталкивается на астрономические цифры, подобно экспоненциальному взрыву. Например, размер расчета с применением Full-CI для молекулы бензола C6H6, в котором участвуют только 42 электрона, составляет 1044, что невозможно рассчитать применяя любые суперкомпьютеры. Что еще хуже, в молекулярных системах, где процессы диссоциации характеризуются чрезвычайно сложными электронными структурами (мультиконфигурационная природа), соответствующие численные расчеты также невозможны на любых суперкомпьютерах в настоящий момент. Помимо этих базовых трудностей, существуют проблемы в новых областях, таких как определение физических величин, имеющих отношение к квантовой химии» Пояснения к некоторым изображениям из статьи: Таблица соответствия состояний за счет преобразования Джордана – Вигнера (JWT) и обобщенного спин-координационного отображения (GSCM) Квантовая схема для моделирования временной эволюции волновой функции под оператором S^2 в двух молекулярных орбитальных системах, таких как молекула H2, в минимальном базисе с использованием обобщенного отображения координат спина (GSCM) Результаты моделирования волновых функций состояний \|??> и \|??> после применения оператора временной эволюции e^(-iS^2t) \|??> Результаты моделирования волновых функций состояний \|???> и \|???> после применения оператора временной эволюции e^(-iS^2t) \|???> https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190709110214.htm Источник: m.vk.com Комментарии:

Квантовая химия на квантовых компьютерах

Комментарии: