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

8 тайных фантазий девушек, о которых они почти никогда не рассказывают 8 тайных фантазий девушек, о которых они почти никогда не рассказывают

Да — есть вещи, которые девушки... обычно не предлагают

Playboy
Орангутаны заразили недругов желанием почесаться Орангутаны заразили недругов желанием почесаться

А вот зевание среди орангутанов оказалось незаразным

N+1
Антикризисные профессии: чему научиться, чтобы зарабатывать Антикризисные профессии: чему научиться, чтобы зарабатывать

На кого можно выучиться в сжатые сроки?

РБК
Питер Тиль — о том, почему высшее образование переоценено Питер Тиль — о том, почему высшее образование переоценено

Основатель PayPal советует работодателям нанимать людей без высшего образования

Esquire
Неудачные браки и внезапная смерть Олега Даля Неудачные браки и внезапная смерть Олега Даля

Подробности несчастной судьбы Олега Даля

Cosmopolitan
Аренда тренажёров, доставка еды и онлайн-марафоны​: фитнес-клубы нашли новые модели для работы после карантина Аренда тренажёров, доставка еды и онлайн-марафоны​: фитнес-клубы нашли новые модели для работы после карантина

Как работают фитнес-клубы во время простоя

VC.RU
Современное оружие против атомных бомб Второй мировой: цифры и факты Современное оружие против атомных бомб Второй мировой: цифры и факты

Насколько велик разрушительный потенциал современного ядерного вооружения?

Популярная механика
Избавиться от слов-паразитов и говорить эффектно. Как? Избавиться от слов-паразитов и говорить эффектно. Как?

Слова паразиты засоряют речь, мешают красиво выражать мысли и портят впечатление

Psychologies
Не верь глазам Не верь глазам

Как не потерять деньги в Интернете?

Лиза
Комментировать тело вашего партнера – плохая затея Комментировать тело вашего партнера – плохая затея

Мы не прочь услышать голую правду, но лишь когда на ней что-то надето

GQ
Андре Асиман: Из Египта Андре Асиман: Из Египта

Отрывок из мемуаров автора «Назови меня своим именем» Андре Асимана

СНОБ
Chery Tiggo 8. Обсуждение деталей Chery Tiggo 8. Обсуждение деталей

Одно из свойств памяти – внезапный возврат к какому-нибудь странному событию

4x4 Club
Кишечные палочки и дрожжи смогли выжить в водородной атмосфере Кишечные палочки и дрожжи смогли выжить в водородной атмосфере

Даже в отсутствие кислорода микробы способны размножаться

N+1
Золото с края земли: как единственный в списке Forbes бизнесмен с Колымы стал обладателем состояния в сотни миллионов долларов Золото с края земли: как единственный в списке Forbes бизнесмен с Колымы стал обладателем состояния в сотни миллионов долларов

Как Владимир Христов спас магаданскую компанию «Сусуманзолото» в 1990-х

Forbes
Эксперименты над людьми и издевательства над животными: документальные фильмы против новой реальности Эксперименты над людьми и издевательства над животными: документальные фильмы против новой реальности

Лучшие документальные сериалы — в обзоре кинокритика проекта «Сноб»

СНОБ
Чайки предпочли освоенные людьми районы Чайки предпочли освоенные людьми районы

Средиземноморские чайки приспособились к антропогенной среде

N+1
«Дуров бросил их с криком «Спасайся, кто может»: история краха TON глазами инвестора «Дуров бросил их с криком «Спасайся, кто может»: история краха TON глазами инвестора

Что пошло не так с блокчейн-платформой TON

Forbes
Как сделать голос сексуальным? Как сделать голос сексуальным?

Что общего между голосом и образом?

Psychologies
Мир под их сапогом Мир под их сапогом

Как семейство Аньелли управляет миром

GQ
Пользователи твиттера запустили флешмоб #МояСтыднаяИстория. Они делятся самыми неловкими историями из своей жизни Пользователи твиттера запустили флешмоб #МояСтыднаяИстория. Они делятся самыми неловкими историями из своей жизни

Самые неловкие истории из жизни пользователей рунета

Esquire
Страшно интересно: как, почему и зачем мы испытываем страх Страшно интересно: как, почему и зачем мы испытываем страх

Рассмотрим человеческий страх в разрезе разных наук

Популярная механика
Клинт Иствуд: «Возьмитесь наконец за дело! Надерите кое-кому задницу» Клинт Иствуд: «Возьмитесь наконец за дело! Надерите кое-кому задницу»

Клинт Иствуд о правилах воспитания и ссыкливом поколении

Esquire
Как заинтересовать девушку в переписке? 9 беспроигрышных способов Как заинтересовать девушку в переписке? 9 беспроигрышных способов

Есть ли какая-то секретная формула, чтобы влюбить девушку по переписке?

Playboy
10 лучших фильмов — обладателей «Золотой пальмовой ветви» 10 лучших фильмов — обладателей «Золотой пальмовой ветви»

Субъективный список победителей Канн за всю историю кинофестиваля

Esquire
«Сегодня камеру можно направить только на себя» «Сегодня камеру можно направить только на себя»

Марина Разбежкина о том, как изоляция обнулила киноязык

Weekend
Бритни – в 14, Лима – в 27: во сколько лет лишились невинности звезды и с кем Бритни – в 14, Лима – в 27: во сколько лет лишились невинности звезды и с кем

Эти звезды описали, во сколько лет и с кем они лишились девственности

Cosmopolitan
Комплекс упражнений для мам с малышом до 3-х лет в домашних условиях Комплекс упражнений для мам с малышом до 3-х лет в домашних условиях

Оптимальные упражнения для совместных фитнес-тренировок с маленьким ребенком

Мама и малыш
Добавить света, зелени и красоты: как быстро сделать дом уютным Добавить света, зелени и красоты: как быстро сделать дом уютным

Как можно быстро и без больших вложений обновить ваше жилье

Forbes
Соленую воду на Марсе посчитали непригодной для жизни Соленую воду на Марсе посчитали непригодной для жизни

Поверхность Марса и его недра не подходят для существования живых организмов

N+1
Гости из других миров: как получить образцы с межзвездных объектов Гости из других миров: как получить образцы с межзвездных объектов

Проект по добыче образцов грунта с комет и астероидов получил финансирование

Популярная механика
Открыть в приложении