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自旋清理方法使实用的量子计算机更接川见枯萎近现实

物理学 2022-04-14 23:59:11

大阪城市大学 如果量子电路中的测量结果是|0?态,自旋污染波函数|?Cont?投射到自旋湮灭一号上。安妮?

顶行最右边的部分表示测量值

学分:大阪市立大学杉崎健二、佐藤一和竹二 量子计算机是先进研究技术的新前沿,具有执行关键计算、保护金融资产或预测药物分子行为等潜在应用

大阪市立大学的研究人员现在已经解决了阻碍大规模量子计算机实际应用的一个主要问题:对原子和分子行为的精确预测

他们在9月20日公布了他们从量子化学计算中去除无关信息的方法

17作为皇家化学学会期刊《物理化学化学物理》的高级在线文章

“量子计算机最令人期待的应用之一是原子和分子的电子结构模拟,”论文作者、大阪市立大学科学研究生院化学和分子材料科学系荣誉退休教授、讲师菅义伟和Takeji Takui说

量子化学计算在科学学科中无处不在,包括药物治疗开发和材料研究

所有的计算都是基于物理学家埃尔温·薛定谔方程的求解,该方程利用电子和分子的相互作用,产生一种特殊的性质来描述量子力学系统的状态

“薛定谔方程支配着分子中电子的任何行为,包括分子和材料的所有化学性质,包括化学反应,”苏吉萨基和塔奎说

在经典计算机上,这样精确的方程需要指数时间

根据他们的说法,在量子计算机上,这种精度在现实时间内是可能的,但在计算过程中需要“清洗”,以获得系统的真实性质

一个量子系统在特定时刻,被称为波函数,有一个被描述为自旋的性质,自旋是系统中每个电子的自旋总和

由于硬件故障或数学错误,可能会有不正确的自旋通知系统的自旋计算

为了去除这些“自旋污染物”,研究人员实现了一种算法,允许他们选择所需的自旋量子数

这净化了自旋,在每次计算过程中去除了污染物——根据他们的说法,这是量子计算机上的第一次

“基于精确求解原子和分子任何行为的薛定谔方程的量子化学计算可以预测它们的物理化学性质,并对化学反应和过程进行完整的解释,”他们说,并指出这在目前可用的经典计算机和算法中是不可能的

“本文通过在量子计算机上实现量子算法给出了一个解决方案

" 研究人员接下来计划开发和实现算法,该算法旨在以相同的精度确定分子中激发态或基态电子的电子状态

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