La informática cuántica y la tecnología de procesamiento de información cuántica han llamado la atención en campos recientemente emergentes. Entre muchos temas importantes y fundamentales en la ciencia actual, resolver la ecuación de Schroedinger SE de átomos y moléculas es uno de los objetivos finales en química, física y sus afinesSE es el "primer principio" de la mecánica cuántica no relativista, cuyas soluciones denominadas funciones de onda pueden proporcionar cualquier información de electrones dentro de átomos y moléculas, prediciendo sus propiedades fisicoquímicas y reacciones químicas. Investigadores de la Universidad de la Ciudad de Osaka OCU en Japón, Dr. K. Sugisaki, Profs. K. Sato y T. Takui y sus colegas han encontrado un algoritmo cuántico que nos permite realizar cálculos de interacción de configuración completa Full-CI para cualquier molécula de capa abierta sin explosión exponencial / combinatoria.proporciona las soluciones numéricas exactas de SE, que son uno de los problemas insolubles con cualquier supercomputadora.El algoritmo cuántico contribuye a la aceleración de la implementación de computadoras cuánticas prácticas.
El documento se publicó el 13 de diciembre de 2018 en el primer número de Open Access Journal Letras de Física Química X .
Dijeron: "Como Dirac afirmó en 1929 cuando se estableció la mecánica cuántica, la aplicación exacta de las teorías matemáticas para resolver SE conduce a ecuaciones demasiado complicadas para ser solubles. De hecho, el número de variables que se determinarán en el CI completoEl método crece exponencialmente contra el tamaño del sistema, y se topa fácilmente con figuras astronómicas como la explosión exponencial. Por ejemplo, la dimensión del cálculo de CI completo para la molécula de benceno C6H6, en la que solo participan 42 electrones, asciende a 1044, queimposible ser tratado con ninguna supercomputadora "
Según el grupo de investigación de OCU, las computadoras cuánticas pueden remontarse a la sugerencia de Feynman en 1982 de que la mecánica cuántica puede ser simulada por una computadora construida por elementos mecánicos cuánticos que obedecen las leyes de la mecánica cuántica. Después de más de 20 años después, el profesorAspuru-Guzik, Harvard Univ. Toronto Univ. Desde 2018 y sus colegas propusieron un algoritmo cuántico capaz de calcular las energías de átomos y moléculas no exponencialmente sino polinomialmente contra el número de variables de los sistemas, haciendo un gran avance en el campo.de química cuántica en computadoras cuánticas.
Cuando el algoritmo cuántico de Aspuru se aplica a los cálculos de CI completo en computadoras cuánticas, se requieren buenas funciones de onda aproximadas cercanas a las funciones de onda exactas de SE en estudio, de lo contrario, las funciones de onda malas necesitan un número extremo de pasos repetidoscálculos para alcanzar los exactos, lo que obstaculiza las ventajas de la computación cuántica. Este problema se vuelve extremadamente grave para cualquier sistema de capa abierta, que tiene muchos electrones no apareados que no participan en la unión química. Los investigadores de OCU han abordado este problema, uno de los problemas más difíciles de resolver.en ciencia cuántica, e hizo un gran avance en la implementación de un algoritmo cuántico que genera funciones de onda particulares llamadas funciones de estado de configuración en tiempo de computación polinomial en 2016.
El algoritmo propuesto anteriormente requiere un número considerable de operaciones de compuerta de circuito cuántico proporcional a los cuadrados del número de N, que denota el número de vueltas descendentes de los electrones no apareados en el sistema. Por lo tanto, si N aumenta, la computación totalel tiempo aumenta no exponencialmente, sino drásticamente. Además, la complejidad de los circuitos cuánticos debe reducirse para el uso práctico del algoritmo y la arquitectura de programación cuántica. Un nuevo algoritmo cuántico explota las funciones de espín germinal, denominado construcción Serber, y reduce el número de operaciones de puertaa solo 2N, ejecutando paralelismo de las puertas cuánticas. El grupo OCU dijo: "Este es el primer ejemplo de algoritmos cuánticos prácticos, que hacen que los cálculos químicos cuánticos sean realizables en computadoras cuánticas equipadas con un número considerable de qubits. Estas implementaciones potencian aplicaciones prácticas decálculos químicos cuánticos en computadoras cuánticas en muchos campos importantes "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de la ciudad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :