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
«Застенчивая невеста»: она отвергла 65 предложений руки и сердца «Застенчивая невеста»: она отвергла 65 предложений руки и сердца

Героиня нашего материала предпочла остаться в одиночестве

Cosmopolitan
Физики пообещали Венере суперионный лед Физики пообещали Венере суперионный лед

Модификация льда-VII может быть более распространенной, чем считалось ранее

N+1
Голодные шмели покусали растения и заставили их цвести раньше срока Голодные шмели покусали растения и заставили их цвести раньше срока

Шмелиные проколы оказались полезными для растений

N+1
Дифференцировку моноцитов в толстой кишке у мышей связали с интерфероном 5 Дифференцировку моноцитов в толстой кишке у мышей связали с интерфероном 5

Патогенез воспаления слизистой оболочки толстой кишки стал полнее

N+1
Электрон в атоме гелия заменили на пион Электрон в атоме гелия заменили на пион

Физики впервые экспериментально подтвердили экзотический метастабильный атом

N+1
Экономия без боли: на чём сэкономить при покупке смартфона Экономия без боли: на чём сэкономить при покупке смартфона

Эти советы помогут выбрать новый смартфон без лишних трат

Популярная механика
10 лучших фильмов — обладателей «Золотой пальмовой ветви» 10 лучших фильмов — обладателей «Золотой пальмовой ветви»

Субъективный список победителей Канн за всю историю кинофестиваля

Esquire
Елизавета Боярская: «Сидеть дома с мужем и детьми – это счастье» Елизавета Боярская: «Сидеть дома с мужем и детьми – это счастье»

Прогулка по весеннему Петербургу с Елизаветой Боярской – чем не план на выходные

Grazia
Боеголовка: что внутри и как она работает после отделения от ракеты Боеголовка: что внутри и как она работает после отделения от ракеты

Как боеголовки достигают цели

Популярная механика
Гендерные стереотипы не повлияли на доверие к роботам Гендерные стереотипы не повлияли на доверие к роботам

Чтобы не поддерживать стереотипы, стоит создавать гендерно-нейтральных роботов

N+1
Липосакция — это раз и навсегда? Самые распространённые мифы об операциях Липосакция — это раз и навсегда? Самые распространённые мифы об операциях

Пластическая хирургия постоянно обрастает огромным количеством слухов и мифов

Cosmopolitan
Питались солнцем и заманивали в секс-рабство: в каких сектах состояли звезды Питались солнцем и заманивали в секс-рабство: в каких сектах состояли звезды

Cреди известных актеров довольно часто встречаются сектанты

Cosmopolitan
Сам себе дизайнер: 5 способов переделать одежду своими руками (и немного развлечься в процессе) Сам себе дизайнер: 5 способов переделать одежду своими руками (и немного развлечься в процессе)

Как изменить вещи, которые разонравились или обзавелись дефектами

Esquire
Главные сериалы лета — о женщинах, которые ловят маньяков, раскрывают заговоры и убивают неверных мужей Главные сериалы лета — о женщинах, которые ловят маньяков, раскрывают заговоры и убивают неверных мужей

Этим летом выйдут сразу несколько сериалов о сильных и ярких женщинах

Forbes
Президент в законе. Петр Порошенко и 19 уголовных дел Президент в законе. Петр Порошенко и 19 уголовных дел

Чем Порошенко заинтересовал правоохранительные органы на этот раз

СНОБ
«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
Принцы и будущие президенты: горячие сыновья политиков – что мы о них знаем Принцы и будущие президенты: горячие сыновья политиков – что мы о них знаем

Самые завидные холостяки мира

Cosmopolitan
Пятиминутный путеводитель по теориям заговоров Пятиминутный путеводитель по теориям заговоров

Какие существуют конспирологические теории

Esquire
20 правил отличного пикника 20 правил отличного пикника

Рассказываем, как сделать загородную жизнь максимально комфортной

Домашний Очаг
Что делает мужчину мужчиной, мистер Лебовски? Что делает мужчину мужчиной, мистер Лебовски?

Отрывок из книги Берни Глассмана «Чувак и мастер дзен»

СНОБ
Полицейские внедорожники: 6 машин, от которых не получится уйти Полицейские внедорожники: 6 машин, от которых не получится уйти

SUV, которые лучше всех умеют «служить и защищать

РБК
Астрономы нашли ближайшую к Земле черную дыру Астрономы нашли ближайшую к Земле черную дыру

Астрономы обнаружили самого близкого кандидата в черные дыры звездных масс

N+1
Неделя на афродизиаках: дарит ли такая диета сексуальное возбуждение? Неделя на афродизиаках: дарит ли такая диета сексуальное возбуждение?

Что будет, если целую неделю питаться только афродизиаками?

Cosmopolitan
Корпоративное добро: зачем бизнесу нужна благотворительность Корпоративное добро: зачем бизнесу нужна благотворительность

Александра Бабкина о том, чем бизнес и НКО могут быть полезны друг другу

Forbes
Герой без маски Герой без маски

Карантинную историю с актером Леонидом Бичевиным мы сняли в режиме самоизоляции

OK!
Новые простые Новые простые

Ксения Рождественская об американских демократах в фильме «Снести Большой дом»

Weekend
Почему я просыпаюсь ночью и не могу уснуть? 10 ответов на твой вопрос Почему я просыпаюсь ночью и не могу уснуть? 10 ответов на твой вопрос

У тебя часто бывает, что ты резко просыпаешься среди ночи?

Playboy
История рубашки поло: от спортивной формы до универсальной классики мужского гардероба История рубашки поло: от спортивной формы до универсальной классики мужского гардероба

Рубашка поло: рассматриваем в деталях

Esquire
Наш мир на самом деле серый — и другие факты о цвете Наш мир на самом деле серый — и другие факты о цвете

Все, что каждый обладатель глаз должен знать о ярких красках нашей жизни!

Maxim
Открыть в приложении