Оценены вычислительные ресурсы для моделирования химических катализаторов

Расчёт свойств более эффективных катализаторов для промышленных химических процессов — одна из задач, которые неподъемны для классических компьютеров. Исследователи из британской Riverlane оценили необходимые вычислительные ресурсы для квантово-химического моделирования свойств катализаторов NiO и PdO на квантовых компьютерах.

Оказалось, что, в периодическом твёрдом теле для оценки энергии основного состояния молекул с гамильтонианом, содержащим 200-900 орбиталей, требуется до 300 миллионов физических кубитов при их физической погрешности 0,1%

В этой работе мы представляем квантовые алгоритмы для расчета энергии основного состояния периодических твердых тел на квантовых компьютерах с исправленными ошибками. Алгоритм основан на подходе разреженного квантования во втором квантовании и разработан для базисных наборов Блоха и Ванье. Мы показываем, что функции Ванье требуют меньше вычислительных ресурсов по сравнению с функциями Блоха, потому что (i) норма L1 гамильтониана значительно ниже и (ii) трансляционная симметрия функций Ванье может быть использована для уменьшения объема классических данных, которые должны быть загружены в квантовый компьютер. Требования к ресурсам квантового алгоритма оцениваются для периодических твердых тел, таких как NiO и PdO. Эти оксиды переходных металлов имеют промышленное значение благодаря своим каталитическим свойствам. Мы обнаружили, что для оценки энергии основного состояния гамильтонианов, аппроксимированной с использованием 200-900 спиновых орбиталей, требуется около 1010-1012 Т-элементов и до 3 x 108 физических кубитов при частоте физической ошибки 0,1%.https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.5.013200

Источник: journals.aps.org

Комментарии: