Алгоритм помог вычислить энергию основных состояний водородных цепочек

N+1Наука

Квантовый процессор просимулировал изомеризацию и вычислил энергии водородных цепочек

Алексей Дмитриев

Erlend Davidson / Thomas Young Centre

Специалисты из Google AI реализовали на 54-кубитном квантовом процессоре Sycamore вариационный квантовый алгоритм VQE на 12 кубитах, который позволил имплементировать метод Хартри-Фока и рассчитать энергии основного состояния водородных цепочек из 6,8,10 и 12 атомов. Также алгоритм позволил впервые описать химическую реакцию, а именно — выделил различные варианты изомеризации молекулы диазена (NH)2. Препринт доступен на arxiv.org.

Квантовая химия описывает совокупность ядер и электронов в атоме или молекуле как общую квантовую систему и применяет квантовую механику для нахождения основных параметров молекулы, например, энергии основного состояния или энергии ионизации. Известно, что электроны в атомах находятся в определенных конфигурациях — атомных орбиталях. Существуют s-, p-, d-, f-орбитали, причем имеются жесткие ограничения на возможное количество и расположение электронов на каждой из орбиталей. Структуру и заполняемость этих орбиталей и определяют правила квантовой химии. Метод Хартри-Фока — это один из простых, но в то же время эффективных инструментов, используемых для расчета энергии состояний и конфигурации волновых функций в молекуле. Он определяет способ поиска волновой функции основного состояния атома или молекулы в качестве специальной антисимметричной комбинации (Слэтеровского детерминанта) базисных волновых функций.

В качестве базисных функций могут быть использованы те самые атомные орбитали, но как правило, набор изначально несколько изменяют для того, чтоб использовать метод и для более сложных задач, например, для расчета поляризации молекул. В приближении среднего поля, при помощи вариационного поиска находятся такие линейные комбинации базисных орбиталей, которые минимизируют среднее значение энергии всей молекулы. Они принимаются в качестве низших энергетических состояний, которые в дальнейшем используются для размещения отдельных электронов данной молекулы.

Квантовая химия считается одним из наиболее перспективных приложений квантовых процессоров. Большого успеха в этом направлении добились команды из IBM и Google, располагающие наиболее мощными квантовыми процессорами из сверхпроводниковых кубитов. В сентябре 2017 года мы писали о том, как специалисты из IBM рассчитали структуру гидрида бериллия на семикубитном процессоре. Для этого использовался гибридный алгоритм VQE, который включает в себя достаточно небольшой расчет на квантовом процессоре и последующую оптимизацию при помощи обычного классического

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Что посеешь: научные факты о мужском семени Что посеешь: научные факты о мужском семени

Как много вы знаете об этих смешных извилистых клетках?

Популярная механика
Виктимология: существует ли наука, которая учит нас не быть жертвами? Виктимология: существует ли наука, которая учит нас не быть жертвами?

Что такое виктимология и поможет ли её изучение женщине не стать жертвой насилия

Cosmopolitan
Литовская кольцевая Литовская кольцевая

Писатель Евгений Бабушкин делится своими наблюдениями за человечеством

Esquire
В поисках обретенного времени В поисках обретенного времени

Анна Толстова о том, что изоляция может научить нас смотреть видеоарт

Weekend
Дэвид Линч и «Твин Пикс»: 10 главных заблуждений Дэвид Линч и «Твин Пикс»: 10 главных заблуждений

Мифы, которыми оброс и продолжает обрастать «Твин Пикс»

Esquire
6 неочевидных причин, снижающих мотивацию твоей команды (их нельзя игнорировать) 6 неочевидных причин, снижающих мотивацию твоей команды (их нельзя игнорировать)

Шесть не самых очевидных причин, которые демотивируют сотрудников.

Playboy
Настоящая миссия компании: как она укрепляет бизнес и как сформулировать свою Настоящая миссия компании: как она укрепляет бизнес и как сформулировать свою

Способ, с помощью которого можно создать миссию для своей компании

VC.RU
200 лет на месте 200 лет на месте

Василий Степанов о «Грозе» Григория Константинопольского

Weekend
Роман Кумар Виас: Как пандемия изменит наши привычки Роман Кумар Виас: Как пандемия изменит наши привычки

Насколько сильно поменяется наша жизнь после карантина?

СНОБ
Тихий убийца отношений и два способа его победить Тихий убийца отношений и два способа его победить

Рутина — убийца отношений, которого мы замечаем слишком поздно

Psychologies
Почему у тебя отекают ноги: 7 частых причин и способы борьбы с проблемой Почему у тебя отекают ноги: 7 частых причин и способы борьбы с проблемой

Отекшие ноги — это вообще нормально?

Playboy
Любовь Казарновская. Сила судьбы Любовь Казарновская. Сила судьбы

Роберт пришел к атташе по культуре: «У меня приятная новость, я женюсь»

Караван историй
Как делают стволы для снайперских винтовок: отвечает Влад Лобаев Как делают стволы для снайперских винтовок: отвечает Влад Лобаев

Как делают стволы для снайперских винтовок и как технологии влияют на точность?

Популярная механика
Технологии, 3D-принтер, магия: почему через несколько лет каждый сможет обходиться без магазинов Технологии, 3D-принтер, магия: почему через несколько лет каждый сможет обходиться без магазинов

3D-принтер из фантазий фанатов научпопа превратился в реальность ретейла

Esquire
Полицейское государство, крепостное право: Дуров назвал семь причин не переезжать в США Полицейское государство, крепостное право: Дуров назвал семь причин не переезжать в США

Почему Павел Дуров не рекомендует переезжать в Кремниевую долину

Forbes
Особы тяжкие Особы тяжкие

Спустя 13 лет крепкой дружбы Брайан Крэнстон и Аарон Пол все еще вместе

Esquire
Красиво шить не запретишь Красиво шить не запретишь

Настя Лыкова знает: трикотажное платье способно изменить жизнь

Vogue
Астрофизикам удалось связать нейтрино сверхвысоких энергий со вспышками квазаров Астрофизикам удалось связать нейтрино сверхвысоких энергий со вспышками квазаров

Проведен анализ светимости ядер активных галактик в радиодиапазоне

N+1
9 лучших каш для похудения 9 лучших каш для похудения

Каши, которые помогут избавиться от лишнего веса и оздоровить организм

Cosmopolitan
Голос жертвы: вышел фильм об Анастасии Ещенко, убитой историком Соколовым Голос жертвы: вышел фильм об Анастасии Ещенко, убитой историком Соколовым

Документальный фильм, который показывает трагедию Ещенко именно так, как надо

Cosmopolitan
10 лучших боевиков за всю историю 10 лучших боевиков за всю историю

Самые шумные, влиятельные и сумасшедшие фильмы

Esquire
Как за нами следят через наши гаджеты Как за нами следят через наши гаджеты

Добро пожаловать в мир, где все, что вы купите, будет использовано против вас

GQ
Как фриланс влияет на здоровье: исследования, проблемы и решения Как фриланс влияет на здоровье: исследования, проблемы и решения

Фриланс многим представлялся как работа мечты, но у этого формата есть нюансы

РБК
«Паллиативная помощь — это медленный танец». Монологи сотрудников детского хосписа «Паллиативная помощь — это медленный танец». Монологи сотрудников детского хосписа

Монологи о том, каково это — помогать неизлечимо больным детям

СНОБ
Что влияет на погоду? Что влияет на погоду?

Какова зависимость погодных условий от космических объектов?

Наука и жизнь
«Вы находитесь здесь»: почему первый пилотируемый запуск SpaceX важен для Илона Маска и что он будет делать дальше «Вы находитесь здесь»: почему первый пилотируемый запуск SpaceX важен для Илона Маска и что он будет делать дальше

Илон Маск может стать первым «космическим предпринимателем»

VC.RU
День, когда я перестала стыдиться, что моя мама пьет День, когда я перестала стыдиться, что моя мама пьет

Родственников, злоупотребляющих алкоголем, принято стесняться

Psychologies
Скандальная Сара Бернар — её страсть, её гордость и никакого стыда Скандальная Сара Бернар — её страсть, её гордость и никакого стыда

Сара Бернар стала образцовой актрисой и скандальной персоной XIX века

Cosmopolitan
Жюльен Сандрель: Комната чудес Жюльен Сандрель: Комната чудес

Первая глава книги «Комната чудес» Жюльен Сандрель

СНОБ
Наследие Ким Чен Ына: за что диктатора любят в Северной Корее Наследие Ким Чен Ына: за что диктатора любят в Северной Корее

Почему у северокорейского диктатора есть все шансы встретить спокойную старость

РБК
Открыть в приложении