19:54 2022-05-24
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Oamenii de știință folosesc computere cuantice pentru a simula materialele cuantice
_ Oamenii de știință folosesc computere cuantice pentru a simula materiale cuantice
Calculatoarele cuantice promit să revoluționeze știința, permițând calcule care odată erau considerate imposibile. Dar pentru ca computerele cuantice să devină o realitate de zi cu zi, există un drum lung de parcurs, cu multe teste provocatoare de trecut.
Unul dintre teste implică utilizarea computerelor cuantice pentru a simula proprietățile materialelor pentru generația următoare. tehnologii.
Într-un nou studiu de la Laboratorul Național Argonne al Departamentului de Energie al SUA (DOE) și de la Universitatea din Chicago, cercetătorii au efectuat simulări cuantice ale defectelor de spin, care sunt impurități specifice din materiale care ar putea oferi o soluție promițătoare. baza pentru noile tehnologii cuantice. Studiul a îmbunătățit acuratețea calculelor pe computerele cuantice prin corectarea zgomotului introdus de hardware-ul cuantic.
Cercetarea a fost efectuată ca parte a Centrului Integrat pentru Materiale Calculatoare din Midwest (MICCoM), un program de știință a materialelor computaționale DOE cu sediul central la Argonne, precum și Q-NEXT, un Centru Național de Cercetare în Știința Informației Cuantice DOE.
„Motivul pentru care facem acest tip de simulări este să obținem o înțelegere fundamentală a proprietăților materialelor și, de asemenea, să le spunem experimentaliștilor. cum să proiectăm în cele din urmă materiale mai bune pentru noile tehnologii”, a spus Giulia Galli, profesor la Pritzker School of Molecular Engineering și Departamentul de Chimie de la Universitatea din Chicago, om de știință senior la Argonne National Laboratory, colaborator Q-NEXT și director al MICCoM . „Rezultatele experimentale obținute pentru sistemele cuantice sunt adesea destul de complicate și pot fi greu de interpretat. A avea o simulare este importantă pentru a ajuta la interpretarea rezultatelor experimentale și apoi pentru a prezenta noi predicții.”
În timp ce simulările cuantice au de mult timp timp de pe computerele tradiționale, computerele cuantice ar putea fi capabile să rezolve probleme pe care nici cele mai puternice computere tradiționale de astăzi nu le pot rezolva. Atingerea acestui obiectiv rămâne de văzut, în timp ce cercetătorii din jurul lucrării continuă efortul de a construi și utiliza computere cuantice
„Vrem să învățăm cum să folosim noile tehnologii de calcul care sunt în curs de dezvoltare”, a spus Galli, autorul principal al lucrării. „Dezvoltarea unor strategii robuste în primele zile ale calculului cuantic este un prim pas important pentru a putea înțelege cum să utilizați eficient aceste mașini în viitor.”
Privirea la defectele de spin oferă un sistem real pentru validează capacitățile calculatoarelor cuantice.
„Marea majoritate a calculelor cu calculatoare cuantice din zilele noastre sunt pe sisteme model”, a spus Galli. „Aceste modele sunt interesante din punct de vedere teoretic, dar simularea unui material real de interes experimental este mai valoroasă pentru întreaga comunitate științifică.”
Efectuarea de calcule ale proprietăților materialelor și moleculelor pe computerele cuantice se confruntă cu o problemă cu care cineva se confruntă. nu se confruntă cu un computer clasic, un fenomen cunoscut sub numele de zgomot hardware. Calculele zgomotoase returnează răspunsuri ușor diferite de fiecare dată când se efectuează un calcul; o operație de adăugare zgomotoasă poate returna valori ușor diferite de 4 de fiecare dată pentru întrebarea „Ce este 2 plus 2?”
„Incertitudinea în măsurare depinde de hardware-ul cuantic”, a spus omul de știință Argonne Marco Govoni. , co-autor principal al studiului. „Una dintre realizările muncii noastre este că am reușit să ne corectăm simulările pentru a compensa zgomotul pe care l-am întâlnit pe hardware.”
Înțelegerea modului de a gestiona zgomotul în calculatoarele cuantice pentru simulări realiste este un rezultat important, a spus studentul absolvent al Universității din Chicago, Benchen Huang, primul autor al studiului.
„Putem anticipa că în viitor s-ar putea să avem calcul cuantic fără zgomot — a învăța cum să eliminăm sau să anulăm zgomotul din simularea noastră ne va învăța, de asemenea, dacă avantajul cuantic poate deveni o realitate și pentru care probleme în materiale știință.”
În final, potrivit lui Galli, potențialul inovator al computerelor cuantice va motiva mai multă muncă în acest sens.
„Tocmai am început”, a spus ea. „Drumul de urmat pare plin de provocări interesante.”
O lucrare bazată pe studiu a apărut online în Physical Review X Quantum pe 10 martie.
Comentarii:
Adauga Comentariu