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
«Я обалдел от масштаба «трагедии»»: стилист Киркорова пришел в шок от его одежды «Я обалдел от масштаба «трагедии»»: стилист Киркорова пришел в шок от его одежды

Стилист Филиппа Киркорова рассказал о первом рабочем дне у артиста

Cosmopolitan
Физики пообещали Венере суперионный лед Физики пообещали Венере суперионный лед

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

N+1
Где одеваются современные европейские монархи Где одеваются современные европейские монархи

В каких рубашках ходит принц Чарльз, и у кого заказывает костюмы король Филипп

GQ
Светлая полоса: фальшивый номер газеты Светлая полоса: фальшивый номер газеты

Как советские журналисты придумали способ обойти государственную цензуру

Esquire
Как ведут себя мужчины у косметолога и на маникюре Как ведут себя мужчины у косметолога и на маникюре

Среди клиентов косметологов прибавилось представителей противоположного пола

Psychologies
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
Яркие кинороли и предательство любимого — как сложилась судьба Элина Быстрицкой Яркие кинороли и предательство любимого — как сложилась судьба Элина Быстрицкой

Элина Быстрицкая запомнилась зрителю по роли Аксиньи в фильме «Тихий Дон»

Cosmopolitan
6 причин, почему ты несчастлив на своей работе (и что с этим делать) 6 причин, почему ты несчастлив на своей работе (и что с этим делать)

Какие причины могут вызвать неудовлетворение своей работой и что с этим делать?

Playboy
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
Быстрый радиовсплеск объяснили падением астероида на пульсар Быстрый радиовсплеск объяснили падением астероида на пульсар

Модель позволяет объяснить наблюдаемые необычные сигналы в космосе

N+1
Елена Ржевская: Записки военного переводчика Елена Ржевская: Записки военного переводчика

Отрывок из книги «Берлин, май 1945: Записки военного переводчика»

СНОБ
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
Глоток пива после ядерной войны: реальный эксперимент Глоток пива после ядерной войны: реальный эксперимент

Как могут пересекаться ядерное оружие и пиво?

Популярная механика
Твой личный шедевр Твой личный шедевр

Микротатуировки: за и против

Cosmopolitan
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
#инструктаж: как покупать в интернет-магазинах и не ошибаться #инструктаж: как покупать в интернет-магазинах и не ошибаться

Разбираемся, как безопасно использовать онлайн-магазины

РБК
9 абсурдно длинных киносмертей 9 абсурдно длинных киносмертей

В процессе умирания киногерои умудряются совершить больше, чем люди за всю жизнь

Maxim
«Бежишь за ним, а у него есть код». В пропусках обнаружили ошибки «Бежишь за ним, а у него есть код». В пропусках обнаружили ошибки

Об ошибках в приложении «Карантин» рассказали сотрудники ГИБДД

РБК
Материал будущего: из космической отрасли в ваш дом Материал будущего: из космической отрасли в ваш дом

Пенополиуретан всё чаще заменяет традиционные материалы в строительстве

Популярная механика
Жюльен Сандрель: Комната чудес Жюльен Сандрель: Комната чудес

Первая глава книги «Комната чудес» Жюльен Сандрель

СНОБ
Нержавеющая катастрофа: история самого загадочного автомобиля 1980-х Нержавеющая катастрофа: история самого загадочного автомобиля 1980-х

История Delorean DMC-12 — это драма о бунтаре Джоне Захарии Долореане

Популярная механика
Полет на высоте: истории, рассказанные стюардессами и пилотами Полет на высоте: истории, рассказанные стюардессами и пилотами

Самые интересные истории о том, что происходит на борту самолета

Esquire
Развод с Фоменко и любовь ради пиара. Жизненные неурядицы Марии Голубкиной Развод с Фоменко и любовь ради пиара. Жизненные неурядицы Марии Голубкиной

Мария Голубкина была замужем за Фоменко и встречалась с Василием Ливановым

Cosmopolitan
Одна вокруг света на карантине: восьмое чудо света и разрыв шаблонов Одна вокруг света на карантине: восьмое чудо света и разрыв шаблонов

72-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Что смотреть: вспоминаем все серии «Форсажа» от худшей к лучшей Что смотреть: вспоминаем все серии «Форсажа» от худшей к лучшей

«Форсаж» — главная киноэпопея XXI века для мальчиков

Maxim
С ароматом тропиков С ароматом тропиков

Кокосовое масло можно назвать средством три в одном

Лиза
7 фактов о супермодели Наоми Кэмпбелл — важных и неожиданных 7 фактов о супермодели Наоми Кэмпбелл — важных и неожиданных

Главные факты о Наоми Кэмпбелл, ее блестящей карьере и неоднозначных выходках

Esquire
Как защитить свои аккаунты в социальных сетях? Как защитить свои аккаунты в социальных сетях?

Советуем задуматься о безопасности своих аккаунтов

GQ
Исследование: 72% россиян считают, что главное предназначение женщины — быть матерью и хозяйкой. 40% уверены, что построить карьеру проще мужчинам Исследование: 72% россиян считают, что главное предназначение женщины — быть матерью и хозяйкой. 40% уверены, что построить карьеру проще мужчинам

Женщины в России зарабатывают на 28% меньше, чем мужчины на той же должности

Esquire
Открыть в приложении