Krystal Kasal tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Tədqiq olunan molekulun aparat spektri ilə spektri arasındakı fərqin sxemi. Hədəf özgə halları baxımından, VQE ansatz molekulun əsas vəziyyətinə yaxındır; aparat özgə halları baxımından həm ixtiyari aşağı, həm də yüksək enerjili vəziyyətlərdən ibarətdir. Digər tərəfdən, aparat səs-küyü tədqiq olunan molekulun ixtiyari yüksək həyəcanlanmış vəziyyətlərini doldura bilər. Məsələn, relaksasiya hədəf özgə halları baxımından ixtiyari yüksək enerjili vəziyyətlərdən ibarət olan aparat əsas vəziyyətini doldura bilər. Mənbə: Physical Review B (2026). DOI: 10.1103/hpt6-9tnk

Kvant hesablamalarının potensial tətbiqləri geniş yayılsa da, yeni bir texniki-iqtisadi əsaslandırma tədqiqatı kvant kompüterlərinin kvant kimyası problemlərinin həllində hələ də böyük maneələrlə üzləşdiyini göstərir. Physical Review B jurnalında dərc olunmuş tədqiqat , molekulların əsas hal enerjisini axtararkən kvant üstünlüyü üçün hansı meyarların tələb olunduğunu qiymətləndirir. Tədqiqatçılar bu uğuru fərqli güclü və zəif cəhətləri olan iki fərqli alqoritmdən istifadə edərək sınayırlar.

Variasiya kvant öz həlledici alqoritmi

Komanda əvvəlcə səs-küylü, yaxın müddətli cihazlar üçün istifadə olunan və kvant aparatlarında qeyri-dəqiqlik və ya dekoherens səviyyəsinə yuxarı hədd təyin edən variasiya kvant özhəlli (VQE) alqoritmi üçün meyarları müəyyən etdi. Tədqiqatçılar VQE və QPE üçün kəmiyyət meyarlarını səhv nisbətlərinə, enerji şkalalarına və əsas vəziyyətlə üst-üstə düşməyə əsaslanaraq əldə etdilər.

Nəticələr göstərdi ki, VQE aparat səhvlərinə və dekoherensiyaya son dərəcə həssasdır. Komanda bildirir ki, kimyəvi dəqiqliyə nail olmaq üçün mövcud aparat imkanlarından çox aşağı səhv nisbətləri tələb olunacaq. Mövcud səhvlərin azaldılması üsulları yalnız məhdud inkişaf təklif edir və sistem ölçüsü ilə zəif miqyaslanır.

Tədqiqat müəllifləri izah ediblər ki, “dekoherensin VQE-nin dəqiqliyinə çox mənfi təsir göstərdiyini və müvafiq kimya hesablamalarının aparılması, hətta qabaqcıl səhvlərin azaldılması üsulları ilə belə, sadəcə səs-küylü aparatlar üçün deyil, xətaya davamlı kvant kompüterləri üçün gözlənilən performans tələb edəcəyini müəyyən ediblər”.

Müəlliflər bəzi yanaşmaların bir çox molekul üçün yaxşı işlədiyini, lakin keçid metalları ehtiva edənlər kimi güclü korrelyasiyalı molekullar üçün adətən uğursuz olduğunu söyləyirlər . Bu korrelyasiyalı molekullar, xüsusilə gübrələr üçün azot fiksasiyasının tətbiqində faydalı olan kvant alqoritmləri üçün erkən hədəf kimi müəyyən edilir.

Miqyaslandırmaya cəhd edildikdə, olduqca uzun işləmə müddətləri tez-tez baş verir. Tədqiqat müəllifləri Cr2 molekulu ilə bağlı bir nümunə qeyd edirlər ki _, burada VQE-nin bir iterasiyası üçün ümumi işləmə müddəti 25 gün hesablanır. Lakin iterasiyaların ümumi sayı nəzərə alındıqda, tələb olunan müddət 24 il hesablanır.

Kvant fazasının qiymətləndirilməsi alqoritmi

Komanda həmçinin yaxın gələcəkdə mövcud ola biləcək xətaya davamlı kvant kompüterlərində istifadə edilə bilən kvant fazasının qiymətləndirilməsi (QPE) alqoritmi üçün meyarlar müəyyən etmişdir. Əvvəlki tədqiqatlar QPE-nin nəzəri cəhətdən daha dəqiq olduğunu, lakin eksponensial olaraq çətin ola biləcək yaxşı bir ilkin vəziyyətin hazırlanmasından asılı olduğunu göstərmişdir.

Yeni tədqiqat QPE-nin uğurunun ortoqonallıq fəlakəti səbəbindən çətinlik çəkdiyini və bu da onu böyük molekullar üçün praktik olmayan hala gətirdiyini aşkar etdi. Ortoqonallıq fəlakəti ilə QPE-nin molekulun ölçüsü artdıqca ən aşağı enerji səviyyəsini hesablaya bilmə ehtimalı eksponensial olaraq azalır.

Tədqiqat müəllifləri izah edirlər ki, “QPE, axtarılan əsas vəziyyətlə kifayət qədər böyük üst-üstə düşən giriş vəziyyəti tələb edir. Bu üst-üstə düşməni sözügedən giriş vəziyyətinin enerjisinə və enerji variasiyasına əsaslanaraq kəmiyyətcə qiymətləndirmək üçün bir meyar təqdim edirik. Müxtəlif müasir klassik metodlardan giriş vəziyyətlərindən istifadə edərək, bu üst-üstə düşmənin sistem ölçüsü ilə miqyaslanmasının standart ortoqonallıq fəlakətini, yəni sistem ölçüsü ilə eksponensial basqı göstərdiyini göstərir. Bu da öz növbəsində QPE-nin uğur ehtimalının eksponensial olaraq azalmasına gətirib çıxarır”, – deyə tədqiqat müəllifləri izah edirlər.

Klassik hələ də üstünlüklərə malikdir

Bu zaman, variasiyalı Monte Karlo (VMC) alqoritmi kimi klassik alqoritmlər, mükəmməl kvant avadanlığı ilə belə VQE-dən üstün olaraq qalır və QPE hələ də ortoqonallıq fəlakətini aradan qaldırmalıdır.

Tədqiqat müəllifləri yazırlar ki, “Bu müşahidələr həmçinin kimyada əsas vəziyyətin qiymətləndirilməsinin kvant kompüterləri üçün ən uyğun hədəf olmaya biləcəyini göstərə bilər. Bu məqalədə qeyd etdiyimiz kvant prosessorları məsələlərindən başqa, bu ifadə həm də klassik vəziyyətin hazırlanması metodlarının nisbətən yaxşı keyfiyyəti ilə bağlıdır.”

Lakin, hibrid kvant-klassik alqoritmlər və yeni səhv düzəliş metodları gələcəkdə tədricən təkmilləşdirmələr təklif edə bilər. Kimyada praktik kvant üstünlüyünü tapmaq üçün hələ də əlavə tədqiqatlara ehtiyac var.

Müəllifimiz Krystal Kasal tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Thibaud Louvet və digərləri, Kvant kompüterlərində kvant kimyası hesablamalarının aparılması imkanları, Fiziki İcmal B (2026). DOI: 10.1103/hpt6-9tnk . ArXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2306.02620

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal B , arXiv  

Əsas anlayışlar

Elektron quruluşKvant alqoritmləri və hesablamaGüclü korrelyasiyalı sistemlərMonte Karlo metodları

© 2026 Science X Network