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
Изоляция и гигиена Изоляция и гигиена

Человечество веками платило страшную цену

Дилетант
Как встречаться с девушкой, которая одержима соцсетями: полезное руководство Как встречаться с девушкой, которая одержима соцсетями: полезное руководство

Мешают ли социальные сети вашим отношениям?

Playboy
Райский уголок Райский уголок

Пришло время сменить декорации!

Лиза
Лучшие фильмы про лето Лучшие фильмы про лето

Лучшие фильмы о лете согреют тебя в мороз, утешат в холода и вылечат в стужу

Maxim
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
7 этапов в отношениях с манипулятором 7 этапов в отношениях с манипулятором

По какому сценарию обычно развиваются токсичные отношения?

Psychologies
Глазами иностранца: чем руководствуются русские при принятии решений Глазами иностранца: чем руководствуются русские при принятии решений

Чем руководствуются иностранцы и русские при принятии решений

Forbes
Дыра в ВВП: чем грозит экономике гибель малого бизнеса в России Дыра в ВВП: чем грозит экономике гибель малого бизнеса в России

Уже сейчас можно оценить последствия кризиса для малого бизнеса и экономики

Forbes
Как метать топоры: рассказ профессионала Как метать топоры: рассказ профессионала

Метание топора — потрясающе зрелищный вид спорта

Популярная механика
Нарочно не придумаешь Нарочно не придумаешь

Миланская квартира Ханнеса Пира напоминает исторический роман

AD
Хитрая схема: почему бензин в России не дешевеет даже при ценах на нефть, как в 2000-х Хитрая схема: почему бензин в России не дешевеет даже при ценах на нефть, как в 2000-х

Нефтяные котировки рухнули до уровней 2000-х, а цены на бензин не снижаются

Forbes
Пузырьки газа помогли материалу для 3D-печати расшириться в 40 раз Пузырьки газа помогли материалу для 3D-печати расшириться в 40 раз

Американские химики разработали новый расширяющийся материал для 3D-печати

N+1
Четыре комнаты Четыре комнаты

Анна Толстова об опытах радикальной самоизоляции в искусстве

Weekend
Как убрать акне на спине и чем мазать шею: уход за неочевидными частями тела Как убрать акне на спине и чем мазать шею: уход за неочевидными частями тела

Как сохранить молодость ушей? Чем убрать прыщи на спине?

Cosmopolitan
Вы уволены. Как сохранить силу духа и почему аргумент «просто нет работы» не принимается Вы уволены. Как сохранить силу духа и почему аргумент «просто нет работы» не принимается

Какие ошибки не стоит совершать при поиске новой работы

Forbes
«Меняли плитку, знаки снесли». Штраф-ловушка для автомобилистов «Меняли плитку, знаки снесли». Штраф-ловушка для автомобилистов

Странный штраф за стоянку в парковочном кармане получила автомобилистка

РБК
На Луне нашли неожиданно много улетучивающегося углерода На Луне нашли неожиданно много улетучивающегося углерода

На Луне обнаружено нечто действительно странное

Популярная механика
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
«Баланс — всего лишь ошибочная метафора». Как сохранить здравый ум, работая дома «Баланс — всего лишь ошибочная метафора». Как сохранить здравый ум, работая дома

Отрывок из книги «HBR Guide. Жизненный баланс»

Forbes
Инструмент для анализа поведения пользователей: как развивался Giphy и что Facebook получит с покупкой сервиса Инструмент для анализа поведения пользователей: как развивался Giphy и что Facebook получит с покупкой сервиса

Facebook получит сведения о работе Viber и других приложений, использующих Giphy

VC.RU
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
«Ему всю жизнь была нужна борьба»: как разбогател миллиардер Дмитрий Босов и что говорят друзья о его смерти «Ему всю жизнь была нужна борьба»: как разбогател миллиардер Дмитрий Босов и что говорят друзья о его смерти

Миллиардер Дмитрий Босов создал крупнейшего в России производителя антрацита

Forbes
«Если понадоблюсь, то можем договориться»: как инвесторы Telegram начали выводить средства из проекта Дурова «Если понадоблюсь, то можем договориться»: как инвесторы Telegram начали выводить средства из проекта Дурова

Большинство инвесторов фонда Disruptive Era Fund выводят деньги из проекта TON

Forbes
Правила жизни Джона Траволты Правила жизни Джона Траволты

Джон Траволта, Энглвуд, США, 66 лет

Esquire
Одна вокруг света в карантине. Воспоминания об иранском гостеприимстве и любви к русским Одна вокруг света в карантине. Воспоминания об иранском гостеприимстве и любви к русским

Ирина Сидоренко продолжает вспоминать свои недавние приключения

Forbes
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
Сколько людей какие животные убивают за год (анимированная статистика) Сколько людей какие животные убивают за год (анимированная статистика)

Какие животные самые смертоносные для человека?

Maxim
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
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
Открыть в приложении