Le Nouvel Algorithme Quantique dépasse la norme QPE
Les chercheurs renforcent leur algorithme quantique récemment développé, le portant à un dixième du prix de calcul de l’estimation de phase quantique, et l’utilisent également pour calculer directement les énergies d’ionisation verticales des atomes légers ainsi que des molécules telles que CO, O 2, CN, F 2, H 2 O, NH 3 avec une précision de 0,1 électron-volt.
OSAKA, Japon. Les ordinateurs quantiques ont fait l’objet d’une grande attention tout récemment, car ils sont censés résoudre des problèmes spécifiques en dehors des capacités des ordinateurs typiques. Le principal de ces problèmes est d’identifier les états électroniques des atomes et des molécules, afin qu’ils puissent être mieux utilisés dans une gamme de secteurs – des styles de batteries lithium-ion aux innovations in silico dans le domaine médical. La méthode standard que les scientifiques ont abordé cette question consiste à calculer les puissances globales des états privés d’une molécule ou d’un atome, puis à identifier la distinction de force entre ces états. Dans la nature, plusieurs particules croissent en dimension et en complexité, et les dépenses pour déterminer ce flux constant dépassent la capacité de tout système informatique conventionnel ou établissent actuellement des formules quantiques. Par conséquent,
“Pour que les systèmes informatiques quantiques soient une vérité, ses formules doivent être suffisamment durables pour prédire avec précision les états numériques des atomes ainsi que des particules, tels qu’ils existent dans la nature”, déclarent Kenji Sugisaki et Takeji Takui de la Graduate School of Science, Université de la ville d’Osaka.
En décembre 2020, Sugisaki et Takui, avec leurs collègues, ont dirigé un groupe de chercheurs pour établir un algorithme quantique qu’ils appellent calculateur de critère de couplage d’échange bayésien avec des caractéristiques d’onde à symétrie brisée (BxB) qui anticipe les états électroniques des atomes ainsi que des particules. En calculant directement les différences d’énergie. Ils ont gardé à l’esprit que les distinctions énergétiques dans les atomes, ainsi que dans les molécules, continuent d’être continues, peu importe à quel point elles sont complexes et significatives, malgré leurs larges pouvoirs croissants à mesure que la dimension du système. “Avec BxB, nous sommes restés à l’écart de la méthode habituelle de détermination des énergies totales et avons également ciblé directement les distinctions énergétiques, en maintenant les prix de calcul dans un temps polynomial”, mentionnent-ils. “Depuis,
En utilisant les prix de calcul d’un algorithme largement connu appelé Quantum Phase Evaluation (QPE) comme référence, « nous avons déterminé les énergies d’ionisation verticales de petites particules telles que le monoxyde de carbone, O 2 , CN, F 2 , H 2 O, NH3 dans les 0,1 des électrons-volts (eV) de précision », mentionne l’équipe, en utilisant la moitié de la variété de qubits, ramenant le coût de calcul au même niveau que QPE.
Leurs recherches seront publiées en ligne dans la version de mars de « The Journal of Physical Chemistry Letters ».
La puissance d’ionisation n’est que l’une des propriétés physiques résidentielles ou commerciales les plus fondamentales des atomes et des molécules et un indicateur crucial pour comprendre la force et les propriétés résidentielles ou commerciales des liaisons et des réponses chimiques. En d’autres termes, prédire correctement l’énergie d’ionisation nous permet d’utiliser des produits chimiques au-delà de la norme actuelle. Autrefois, il fallait déterminer les pouvoirs des États neutres et ionisés ; cependant, avec l’algorithme quantique BxB, la puissance d’ionisation peut être obtenue en un seul calcul sans examiner les puissances privées globales des états neutre et ionisé. « À partir de simulations mathématiques du circuit logique quantique dans BxB, nous avons constaté que le prix de calcul pour la lecture de la puissance d’ionisation est constant, quel que soit le numéro atomique ou la dimension de la particule, ” déclare l’équipe, ” dont l’énergie d’ionisation peut être obtenue avec une précision élevée de 0,1 eV après avoir modifié la longueur du circuit logique quantique pour qu’elle soit inférieure à un dixième de QPE. ” (Voir photo pour les détails des modifications).
Avec le développement des ordinateurs quantiques, Sugisaki et Takui, ainsi que leur équipe, s’attendent à ce que l’algorithme quantique BxB effectue des calculs de puissance de haute précision pour des molécules géantes qui ne peuvent pas être traitées en temps réel avec des systèmes informatiques standard.
