آخرین اخبار
رویکرد جدیدی که دقت شبیه‌سازی‌های شیمی کوانتومی را با کیوبیت‌های کمتر، ارتقا می‌بخشد

رویکرد جدیدی که دقت شبیه‌سازی‌های شیمی کوانتومی را با کیوبیت‌های کمتر، ارتقا می‌بخشد

محققان دریافتند که ترکیب درست محاسبات کوانتومی و کلاسیکی، شبیه‌سازی‌های دقیق شیمی کوانتومی را تنها با چند کیوبیت امکان‌پذیر می‌کند.

کامپیوترهای کوانتومی چند کیوبیتی که می‌توانند از کامپیوترهای کلاسیکی سبقت بگیرند، در حال ورود به آزمایشگاه‌ها بوده و محققان در انتظار استفاده از آن‌ها در مسائل دنیای واقعی هستند. یکی از اولین حوزه‌هایی که امید تاثیرگذاری این دستگاه‌ها بر آن‌ می‌رود، شبیه‌سازی سیستم‌های شیمیایی است که ماهیت کوانتومی آ‌ن‌ها، مدل‌سازی آن‌ها را با استفاده از کامپیوترهای کلاسیکی بسیار دشوار و با مشکل مواجه می‌کند. پژوهش جدید و مشترکی بین دو گروه از کالیفرنیا در راستای تحقق کاربرد کامپیوترهای کوانتومی انجام شده که یک رویکرد محاسباتی جدید را به منظور شبیه‌سازی‌های شیمی کوانتومی ثابت می‌کند. این رویکرد که وفاداری بالایی دارد،  از کیوبیت‌های کمتری نسبت به سایر روش‌ها استفاده می‌کند.

محققان به منظور مهار و کنترل شبیه‌سازی‌های شیمی کوانتومی با استفاده از چند کیوبیت، سطوح انرژی الکترون یک سیستم شیمیایی را با توجه به اینکه با چه احتمالی اشغال می‌شوند، به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم می‌کنند. فرایندهای الکترونی که واکنش‌های شیمیایی را کنترل می‌کنند، عمدتا در سطوحی از انرژی رخ می‌دهند که بصورت جزئی اشغال شده باشند. بطور ایده‌آل، کامپیوتر کوانتومی می‌تواند سطوح انرژی بالاتر و پایین‌تر از سطوحی که نیمه‌پر هستند را نیز شبیه‌سازی کند، اما اینکار با استفاده از منابع محدود امکان‌پذیر نمی‌باشد. در عوض، محققان با استفاده از یک کامپیوتر کلاسیکی، سهم این سطوح انرژی را در واکنش‌های شیمیایی تقریب می‌زنند. محققان این پژوهش، با انجام اندازه‌گیری‌های اضافی در لایه‌های نیمه‌پر و پراهمیت نشان دادند که می‌توان تقریب‌های صورت گرفته برای باقی سیستم را بدون استفاده از کیوبیت‌های بیشتر تصحیح کرد. آن‌ها متوجه شدند یک کامپیوتر کوانتومی 4 کیوبیتی با بکارگیری این روش، شبیه‌سازی را متناظر با دقت یک کامپیوتر 20 کیوبیتی که بدون انجام اندازه‌گیری اضافی عمل می‌کند، انجام می‌دهد.

آن‌ها ادعا می‌کنند این روش، امکان حل مسائل توسط کامپیوترهای کوانتومی چند کیوبیتی را با دقتی که تا پیش از این، دستیابی به آن قابل تصور نبود، فراهم می‌کند. در یک گام فراتر، این روش می‌تواند بازده محاسبات را بر روی کامپیوترهای کوانتومی بزرگ‌تر نیز بهبود بخشد.


منبع: physics.aps.org
كلمات كليدي :
شبیه سازی کوانتومی , شیمی کوانتومی
 
امتیاز دهی
 
 

login