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
Самые дорогие мужские вещи, проданные на аукционе Самые дорогие мужские вещи, проданные на аукционе

Неплохой получился бы гардероб, если бы все это вошло в одну коллекцию

GQ
Пэлтроу - Роуз в Пэлтроу - Роуз в

Собрали самые яркие примеры, когда лучше было согласиться

Cosmopolitan
Павел Дуров пошел на уступки инвесторам в криптовалюту Telegram Павел Дуров пошел на уступки инвесторам в криптовалюту Telegram

Павел Дуров согласился на уступку покупателям криптовалюты Gram

Forbes
Гостевой брак: в чем его преимущества? Гостевой брак: в чем его преимущества?

Помогает ли раздельное проживание с партнером сохранить любовь в отношениях?

Psychologies
Как сделать голос сексуальным? Как сделать голос сексуальным?

Что общего между голосом и образом?

Psychologies
Философия дуализмa Философия дуализмa

Британская певица Дуа Липа — о новом альбоме-манифесте и феминизме

Vogue
11 полезных применений пищевой соды в быту, о которых ты вряд ли догадывался 11 полезных применений пищевой соды в быту, о которых ты вряд ли догадывался

Порция простых лайфхаков с пищевой содой

Playboy
Как крупнейший производитель игрушек намерен снизить издержки с помощью картошки и кукурузы Как крупнейший производитель игрушек намерен снизить издержки с помощью картошки и кукурузы

Новое увлечение миллиардера Фрэнсиса Чой Чи-Мина — биопластик из крахмала

Forbes
Треска с петрушкой Треска с петрушкой

Треска — твердыня в мире, где все только рушилось, расползалось, гнило и горело

Weekend
«У русских отличное чувство юмора!» «У русских отличное чувство юмора!»

Фелисе Янкелль — о карантине, материнстве и русских

OK!
Концерт по заявкам Концерт по заявкам

Склад в закоулках Милана превратился в жилое пространство с концертной площадкой

AD
«Слухи, образы, эмоции. Массовые настроения россиян в годы войны и революции» «Слухи, образы, эмоции. Массовые настроения россиян в годы войны и революции»

Отрывок из книги В. Аксенова: о крестьянах и их отношении к Первой мировой войне

N+1
По зубам: как правильно ухаживать за полостью рта По зубам: как правильно ухаживать за полостью рта

Простые правила ухода за зубами, языком и деснами

Psychologies
Режиссер Пол Фиг: о магии визуального искусства в кино, патриархальном Голливуде и героических женщинах Режиссер Пол Фиг: о магии визуального искусства в кино, патриархальном Голливуде и героических женщинах

Эссе режиссера Пола Фига — о радости вызывать смех без помощи диалогов

Playboy
Renault обновила кроссовер Kaptur — немного ярче, немного удобнее, немного дороже Renault обновила кроссовер Kaptur — немного ярче, немного удобнее, немного дороже

Обновленный Ranault Kaptur выглядит сочнее и стоит дороже миллиона

Maxim
Роман Певзнер Роман Певзнер

Коммерческий директор «Буше» о том, как работают пекарни в карантин

Собака.ru
Стволовые клетки человека восстановили миелиновые оболочки в мозге взрослых мышей Стволовые клетки человека восстановили миелиновые оболочки в мозге взрослых мышей

Стволовые клетки человека снизили проявления нейродегенерации у мышей

N+1
«Катюша»: оружие победителей «Катюша»: оружие победителей

Реактивные системы залпового огня БМ-8 и БМ-13 — символ победы СССР

Популярная механика
Разрушая стереотипы. Как женщины в Абу-Даби руководят социальным сектором и наукой Разрушая стереотипы. Как женщины в Абу-Даби руководят социальным сектором и наукой

Женщины-главы крупных государственных департаментов Абу-Даби об их работе

Forbes
Радиация перераспределила атомы в керамическом карбиде кремния Радиация перераспределила атомы в керамическом карбиде кремния

Ученые смогут точнее предсказывать воздействие радиации на свойства керамики

N+1
Убить время: мобильные приложения, который займут вас надолго Убить время: мобильные приложения, который займут вас надолго

Занять время в четырёх стенах помогут мобильные приложения

Популярная механика
Запрещенный прием: эффект Запрещенный прием: эффект

Как за короткое время добиться эффекта "дорогой" и ухоженной кожи

Cosmopolitan
Братская кушетка Братская кушетка

Василий Степанов о юбилее «Брата-2»

Weekend
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
Маргарет Грэм: Война. Истерли Холл Маргарет Грэм: Война. Истерли Холл

Отрывок из романа Маргарет Грэм о сложном военном времени

СНОБ
5 позитивных утверждений, которые помогут не падать духом 5 позитивных утверждений, которые помогут не падать духом

В самые грустные дни важно найти внутреннюю опору

Psychologies
Известный дегустатор вина — о запахах: почему след знакомого аромата способен перенести нас в прошлое Известный дегустатор вина — о запахах: почему след знакомого аромата способен перенести нас в прошлое

Колман Эндрюс о вине, бассейнах, хлорке и… брюнетках

Playboy
На чем будем экономить? Вопрос дня На чем будем экономить? Вопрос дня

Можно ли сэкономить на алкоголе и одежде?

СНОБ
Время есть: чем планируют питаться люди после конца света Время есть: чем планируют питаться люди после конца света

Чем будут питаться выжившие американцы в Армагеддоне?

Esquire
Открыть в приложении