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
Наталья Крачковская: «У меня был шанс устроить свою личную жизнь, но как-то не получилось...» Наталья Крачковская: «У меня был шанс устроить свою личную жизнь, но как-то не получилось...»

Я одна. Иногда думаю: вот упаду — никто даже и не узнает

Караван историй
Для вечеринок и секса: как креативная студия из Калифорнии создала защитный костюм для жизни после карантина Для вечеринок и секса: как креативная студия из Калифорнии создала защитный костюм для жизни после карантина

Micrashell — высокотехнологичный защитный костюм будущего

Forbes
Кто зажег фитиль: что было со Вселенной до Большого взрыва Кто зажег фитиль: что было со Вселенной до Большого взрыва

Большой взрыв обычно считают началом всего того, что есть сегодня

Популярная механика
Тяжелее, когда легче: неочевидные последствия похудения Тяжелее, когда легче: неочевидные последствия похудения

Какие трудности могут возникнуть после достижения желанного результата

Psychologies
«Пересекая границы: модерность, идеология и культура в России и Советском Союзе» «Пересекая границы: модерность, идеология и культура в России и Советском Союзе»

Отрывок из книги «Пересекая границы» Майкла Дэвида-Фокса

N+1
Пьяные птицы Пьяные птицы

Бабушка пела, что надо скорей заснуть, но я только последнюю строчку помню

Esquire
Fiat 124 vs ВАЗ-2101: копия лучше оригинала Fiat 124 vs ВАЗ-2101: копия лучше оригинала

Многие называли “Жигули” копией Fiat 124

Популярная механика
Как сделать свой мозг стрессоустойчивым: 6 техник, которые работают Как сделать свой мозг стрессоустойчивым: 6 техник, которые работают

Стань хозяином своего душевного равновесия

Playboy
Вспоминая Канны: лучшие наряды кинофестивалей 2006-2016 годов Вспоминая Канны: лучшие наряды кинофестивалей 2006-2016 годов

Лучшие выходы на красные дорожки Каннского кинофестиваля разных лет

Esquire
Медицинские мифы и заблуждения, в которые верят даже врачи Медицинские мифы и заблуждения, в которые верят даже врачи

К сожалению, некоторые доктора частенько демонстрируют невежество

Популярная механика
Зрим в корень! Зрим в корень!

Дизайнер интерьера Анастасия Комарова делится секретами сервировки стола

SALON-Interior
Мифы о “Каспийском монстре”: почему экранопланы “не взлетели” Мифы о “Каспийском монстре”: почему экранопланы “не взлетели”

Как разбивается о суровую реальность миф об экранопланах

Популярная механика
Нарочно не придумаешь Нарочно не придумаешь

Миланская квартира Ханнеса Пира напоминает исторический роман

AD
Что смотреть: лучшие фильмы и сериалы про офисную работу Что смотреть: лучшие фильмы и сериалы про офисную работу

Кино для тех, кто страшно соскучился по планктону и корпоративной рутине

Maxim
Вся чешусь и падаю без сил: как твое тело реагирует на токсичные отношения Вся чешусь и падаю без сил: как твое тело реагирует на токсичные отношения

Токсичные отношения действуют не только на психику, но и на тело тоже

Cosmopolitan
Замена салонам красоты: партнер однокурсника Медведева стал совладельцем производителей патчей Замена салонам красоты: партнер однокурсника Медведева стал совладельцем производителей патчей

Филипп Полянский стал владельцем бренда, который производит патчи с микроиглами

Forbes
Самый знаменитый гангстер Америки: реальная история последних лет жизни Аль Капоне Самый знаменитый гангстер Америки: реальная история последних лет жизни Аль Капоне

Все, что стоит знать о последних годах жизни легендарного босса мафии

Esquire
Ричард Докинз: Высокомерие религии, скромность науки и интеллектуальное и нравственное бесстрашие атеизма Ричард Докинз: Высокомерие религии, скромность науки и интеллектуальное и нравственное бесстрашие атеизма

Отрывок из дискуссии интеллектуалов о вере, атеизме, религии и многом другом

СНОБ
Как Наоми Осака стала самой высокооплачиваемой спортсменкой в истории и обогнала Шарапову Как Наоми Осака стала самой высокооплачиваемой спортсменкой в истории и обогнала Шарапову

Как Наоми Осака заработала $37 млн, побив рекорд Марии Шараповой

Forbes
Как найти менеджеров, которые умеют творить чудеса? Как найти менеджеров, которые умеют творить чудеса?

Почему в компании Skyeng увольняли не отдельных топ-менеджеров, а целые отделы

Forbes
Почему мы стесняемся себя в постели? Почему мы стесняемся себя в постели?

В сериале «Девочки» Лина Данэм показала, как реальные женщины занимаются сексом

Cosmopolitan
Морские организмы сместили ареалы к полюсам в шесть раз быстрее наземных Морские организмы сместили ареалы к полюсам в шесть раз быстрее наземных

В ответ на глобальное потепление морские организмы мигрируют к полюсам

N+1
Алкогений: Уинстон Черчилль Алкогений: Уинстон Черчилль

Жизнь Черчилля — редкий пример счастливого и мирного алкоголизма

Maxim
Хищным динозаврам в верхней юре пришлось глодать кости родственников Хищным динозаврам в верхней юре пришлось глодать кости родственников

Экосистема, в которую входили эти динозавры, была основательно нарушена

N+1
Концерт по заявкам Концерт по заявкам

Склад в закоулках Милана превратился в жилое пространство с концертной площадкой

AD
Вкус и аромат радости Вкус и аромат радости

Рассматриваем самые распространенные цветочные добавки к чаю

Наука и жизнь
Предсказан новый тип галактик Предсказан новый тип галактик

Ученые поняли, почему крошечной галактике так трудно омолодиться

Популярная механика
Медитативное погружение в помидор Медитативное погружение в помидор

Как приготовить блюдо, которое ошеломит гостя и вызовет у него восторженный шок?

Bones
Изменяю в уме: личный опыт эмоциональной неверности и ее последствий Изменяю в уме: личный опыт эмоциональной неверности и ее последствий

Многие считают изменой только физическую близость

Cosmopolitan
Открыть в приложении