В последние годы исследования и разработки в области квантовых компьютеров достигли значительного прогресса. Квантово-химические расчеты электронных структур атомов и молекул привлекают большое внимание как одно из наиболее перспективных применений квантовых компьютеров. Чтобы использовать квантово-химические расчеты для химии и смежных областей, важно разработать методы оптимизации геометрии для нахождения наиболее стабильной структуры молекул. Оптимизация геометрии требует вычисления производных энергии по отношению к ядерным координатам молекул.
Метод конечных разностей является одним из подходов к вычислению производной энергии. На классическом компьютере вычисления, основанные на этом методе для одномерных систем, требуют по меньшей мере двух оценок энергии. Предыдущие исследования показали, что квантовому компьютеру, напротив, требуется всего один запрос для вычисления производных энергии на основе метода конечных разностей, независимо от количества степеней свободы. Однако квантовые схемы, относящиеся к квантовым алгоритмам, способным выполнять вычисления производных энергии, не были реализованы.
Исследовательская группа, включающая доктора Кэндзи Сугисаки, профессора Кадзунобу Сато и почетного профессора Такедзи Такуи из Высшей школы естественных наук Столичного университета Осаки, успешно расширила алгоритм квантовой оценки разности фаз, общий квантовый алгоритм для прямых расчетов энергетических разрывов, чтобы обеспечить прямой расчет разности энергий между двумя различными молекулярная геометрия. Это позволяет вычислять, основываясь на методе конечных разностей, производные энергии по ядерным координатам за один расчет.
Кроме того, исследовательская группа применила разработанные расчеты производной энергии для выполнения оптимизации геометрии H2, ИГИЛ, БеХ2, и N2 молекул без вычисления полных энергий, демонстрируя полезность разработанного метода. Группа также обсудила, как квантовые схемы могут быть собраны в соответствии с различными степенями свободы молекул.
Это исследование является последним в серии статей исследователей о квантово-химических вычислениях на квантовых компьютерах. "Наши последние результаты приближают нас на один шаг к применению квантово-химических расчетов на квантовом компьютере к реальным проблемам", - сказал доктор Сугисаки. "Поскольку расчеты производных энергии используются не только для оптимизации молекулярной геометрии, но и для различных расчетов молекулярных свойств, ожидается, что применение нашего метода сыграет очень важную роль в широком спектре смежных областей, таких как в силико открытие лекарств/дизайн и разработка материалов."
Комментарии