Японские ученые создали алгоритм для квантового компьютера, позволяющий напрямую вычислить разницу энергий атомов и молекул, не учитывая при этом их полные энергии. Алгоритм, основанный на байесовской оценке разности фаз, позволит решать требующие высокой точности химические задачи и проводить расчеты для крупных молекулярных систем. Статья опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.
Ученые из Университета Осаки разработали алгоритм для квантового компьютера, позволяющий описывать электронные состояния атомных или молекулярных систем, вычисляя разность энергий их состояний. Алгоритм основан на байесовской оценке фаз, он позволяет избежать вычисления полных энергий и отслеживать эволюцию их разности.
«Почти во всех химических задачах фигурирует разница энергий, а не полная энергия самой молекулы, — говорит руководитель исследования Кенджи Сугисаки. — Кроме того, молекулы, содержащие тяжелые элементы, имеют большие размеры и энергии, что затрудняет вычисления. Однако разность энергий, обсуждаемая в химии, например, при изменении состояния электронного возбуждения или энергии ионизации, не сильно зависит от размера молекулы».
Эта идея привела ученых к созданию квантового алгоритма, который вычисляет разность энергий, а не полную энергию. Подход позволит проводить химические исследования и разрабатывать материалы, используя квантовые компьютера.
В настоящее время квантовые компьютеры способны выполнять расчеты полного конфигурационного взаимодействия. С помощью квантового алгоритма, называемого квантовой оценкой фазы, можно получить оптимальные молекулярные энергии. Однако для крупных систем получить решение практически невозможно. Ученые усовершенствовали алгоритм, чтобы вычислять разницу между двумя состояниями. Теперь он меньше подвержен влиянию шумов, поэтому актуален для решения химических задач, требующих высокой точности.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
