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
«Пересекая границы» Майкла Дэвида-Фокса «Пересекая границы» Майкла Дэвида-Фокса

Майкл Дэвид-Фокс задается вопросом о советской модерности

Weekend
Вино: ценители и почитатели среди писателей Вино: ценители и почитатели среди писателей

Художники задались вопросом: какие напитки предпочитали писатели?

СНОБ
Заголовок на 43 млрд: как может развиваться история иска «Роснефти» к РБК Заголовок на 43 млрд: как может развиваться история иска «Роснефти» к РБК

«Роснефть» подала к РБК иск на рекордную сумму 43 млрд рублей

Forbes
А дома лучше? А дома лучше?

Вынужденный режим самоизоляции изменил в нашей жизни многое

Grazia
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
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
Вспомнить все: как стать обладателем суперпамяти Вспомнить все: как стать обладателем суперпамяти

6 способов сохранить отличную память независимо от возраста

Популярная механика
10 лучших триллеров на Netflix, которые стоит посмотреть прямо сейчас 10 лучших триллеров на Netflix, которые стоит посмотреть прямо сейчас

Триллеры, которые действительно заставят вас почувствовать напряжение

Esquire
Без пятен и бледности: как носить «жидкие колготки» Без пятен и бледности: как носить «жидкие колготки»

Для тех, кто хочет «ножки как с обложки», придумали жидкие колготки

Cosmopolitan
Зачем человеку хвост, а курам — зубы: атавизмы и рудименты Зачем человеку хвост, а курам — зубы: атавизмы и рудименты

Эволюция — путь проб и ошибок, который оставил следы в организмах животных

Популярная механика
Годичные кольца рассказали о засухах в бассейне Миссури Годичные кольца рассказали о засухах в бассейне Миссури

Засухи на рубеже XXI века оказались самыми экстремальными за последние 1200 лет

N+1
«Пить не перестанут». Как виноделы по всему миру ищут способы пережить кризис и пандемию «Пить не перестанут». Как виноделы по всему миру ищут способы пережить кризис и пандемию

Как винная индустрия подстраивается под новую реальностью

Forbes
Фриланс: что это такое простыми словами и кто может им заниматься Фриланс: что это такое простыми словами и кто может им заниматься

Готов к смене карьеры?

Playboy
«Доходы ниже прожиточного минимума»: Пашу об убытках Black Star из-за кризиса, клипе про Москву и уходе Егора Крида «Доходы ниже прожиточного минимума»: Пашу об убытках Black Star из-за кризиса, клипе про Москву и уходе Егора Крида

Павел «Пашу» Курьянов о том, почему онлайн не спасет концертный бизнес?

Forbes
У Млечного Пути насчитали 150 необнаруженных галактик-спутников У Млечного Пути насчитали 150 необнаруженных галактик-спутников

В гало Млечного Пути должно находиться около 220 карликовых галактик

N+1
Милые голосовые помощники и слежка за гражданами: чем занимается китайский разработчик iFlytek с капитализацией $10 млрд Милые голосовые помощники и слежка за гражданами: чем занимается китайский разработчик iFlytek с капитализацией $10 млрд

История iFlytek: от автоматизации колл-центров до правительственных контрактов

VC.RU
Рассказ «Коконопряды» Теннесси Уильямса, который был опубликован в Esquire и лег в основу его последней пьесы Рассказ «Коконопряды» Теннесси Уильямса, который был опубликован в Esquire и лег в основу его последней пьесы

Рассказ «Коконопряды» Теннесси Уильямс написал в середине сороковых

Esquire
Не сможешь оторваться! Сериалы про подростков для тех, кому понравилась Не сможешь оторваться! Сериалы про подростков для тех, кому понравилась

Подборка лучших сериалов о непростой жизни подростков

Cosmopolitan
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
Мать-и-мачеха? Медуница? И впрямь не узнать! Мать-и-мачеха? Медуница? И впрямь не узнать!

У этих растений весной и летом совершенно разное обличье

Наука и жизнь
Пассивные агрессоры и как с ними справиться Пассивные агрессоры и как с ними справиться

Ужиться с партнером, склонным к пассивной агрессии, — испытание не из легких

Psychologies
Лучшие друзья девушек и инвестбанкиров: стоит ли вкладывать деньги в предметы роскоши в кризис Лучшие друзья девушек и инвестбанкиров: стоит ли вкладывать деньги в предметы роскоши в кризис

Стоит ли прямо сейчас вкладываться в драгоценности или винтажные часы?

Forbes
Светлая полоса: фальшивый номер газеты Светлая полоса: фальшивый номер газеты

Как советские журналисты придумали способ обойти государственную цензуру

Esquire
Почему Google отказался делиться искусственным интеллектом с нефтяниками Почему Google отказался делиться искусственным интеллектом с нефтяниками

Google отказался помогать нефтяникам в разведке и добыче сырья

Forbes
«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
Продюсер Нателла Крапивина — о Светлане Лободе, деньгах, музыкальной индустрии и о том, что важно для артиста Продюсер Нателла Крапивина — о Светлане Лободе, деньгах, музыкальной индустрии и о том, что важно для артиста

Нателла Крапивина о программе «Орел и решка» и фильме «Кислота»

Esquire
Создан материал, способный быстро стать прозрачным в ИК-спектре Создан материал, способный быстро стать прозрачным в ИК-спектре

Открытие ученых может повысить надежность сложных оптических устройств

Популярная механика
Как сжечь калории дома: 10 приятных способов Как сжечь калории дома: 10 приятных способов

Сбросить пару лишних килограммов можно не только во время занятий спортом

РБК
День, когда я перестала стыдиться, что моя мама пьет День, когда я перестала стыдиться, что моя мама пьет

Родственников, злоупотребляющих алкоголем, принято стесняться

Psychologies
Открыть в приложении