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
Пример умножения. Тест-драйв Cadillac XT6 Пример умножения. Тест-драйв Cadillac XT6

Знакомимся с новым американским кроссовером на африканских дорогах

РБК
В атмосфере горячего юпитера не нашли рэлеевского рассеяния В атмосфере горячего юпитера не нашли рэлеевского рассеяния

Оно делает земное небо голубым для наших глаз

N+1
Правила жизни Андрея Тарковского Правила жизни Андрея Тарковского

Правила жизни советского режиссера и сценариста Андрея Тарковского

Esquire
3 упражнения, чтобы быстро снять эмоциональное напряжение 3 упражнения, чтобы быстро снять эмоциональное напряжение

Как справиться с напряжением, работая с телом у себя дома?

Psychologies

Моменты жизни Мадонны, о которых стоит вспомнить.

Cosmopolitan
«Я приду плюнуть на ваши мобилы»: история поселения на северо-востоке США, где запрещены вышки сотовой связи и Wi-Fi «Я приду плюнуть на ваши мобилы»: история поселения на северо-востоке США, где запрещены вышки сотовой связи и Wi-Fi

Здесь нашли убежище люди, страдающие электромагнитной сверхчувствительностью

Esquire

10 самых экзотичных переложений европейских фильмов в Голливуде

Esquire
«Кем я стану, когда вырасту?» «Кем я стану, когда вырасту?»

Как выглядят птенцы и похожи ли они на своих родителей — птиц?

Наука и жизнь
Загар или бледность? Что молодит звездных женщин разного типа старения Загар или бледность? Что молодит звездных женщин разного типа старения

Каких женщин загар старит, а каких — молодит?

Cosmopolitan
Вокруг Москвы за один день: 5 идеальных маршрутов для короткого путешествия за город Вокруг Москвы за один день: 5 идеальных маршрутов для короткого путешествия за город

Неожиданные маршруты для короткой однодневной вылазки за свежим воздухом

Forbes
«Непонятно, как такое кино продавать зрителю». Режиссер «Папа, сдохни» о провале на родине и  успехе на Западе «Непонятно, как такое кино продавать зрителю». Режиссер «Папа, сдохни» о провале на родине и  успехе на Западе

Кирилл Соколов рассуждает, как находить деньги и зарабатывать на авторском кино

Forbes
С ароматом тропиков С ароматом тропиков

Кокосовое масло можно назвать средством три в одном

Лиза
Микрочип: схема, изменившая мир Микрочип: схема, изменившая мир

Изобретения, которые значительно увеличили скорость технологического прогресса

Популярная механика
Глубоким слоям океана пообещали заметные последствия от изменения климата Глубоким слоям океана пообещали заметные последствия от изменения климата

Как глобальное потепление может повлиять на разные слои океана

N+1
Лучшие фильмы про лето Лучшие фильмы про лето

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

Maxim
Литературный критик Анна Наринская — об «Анне Карениной», «Джейн Эйр» и книгах, которые она перечитывает Литературный критик Анна Наринская — об «Анне Карениной», «Джейн Эйр» и книгах, которые она перечитывает

Анна Наринская о книгах, которые манипулируют нашим сознанием

Esquire
Как Наоми Осака стала самой высокооплачиваемой спортсменкой в истории и обогнала Шарапову Как Наоми Осака стала самой высокооплачиваемой спортсменкой в истории и обогнала Шарапову

Как Наоми Осака заработала $37 млн, побив рекорд Марии Шараповой

Forbes
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
Продают продукты и доставляют пельмени: почему бары на самоизоляции продолжают работать в убыток Продают продукты и доставляют пельмени: почему бары на самоизоляции продолжают работать в убыток

Владельцы трёх петербургских заведений рассказали, как переживают кризис

VC.RU
Стойте, полиция! Как женщине путешествовать по Ирану в одиночку Стойте, полиция! Как женщине путешествовать по Ирану в одиночку

Исторические места Древняя Персия, нефтяные месторождения и остров Киш

Forbes
«Секретики»: советский андеграунд и размышления об изоляции «Секретики»: советский андеграунд и размышления об изоляции

О чем размышляли советские художники и почему это отзывается в нас

РБК
Рождение таблетки. Как четверо энтузиаcтов совершили революцию в контрацепции Рождение таблетки. Как четверо энтузиаcтов совершили революцию в контрацепции

Отрывок из книги «Рождение таблетки» о невероятном социальном прорыве XX века

Forbes
От дьяволицы до королевы: всё о прямолинейной и талантливой Кейт Бланшетт От дьяволицы до королевы: всё о прямолинейной и талантливой Кейт Бланшетт

Вспоминаем интересные детали биографии Кейт Бланшетт

Cosmopolitan
Как менеджер паролей может предотвратить утечку информации Как менеджер паролей может предотвратить утечку информации

Всего один пароль - и не надо ломать голову над доступом к разным аккаунтам

CHIP
5 главных опасностей космических путешествий 5 главных опасностей космических путешествий

Полеты в космос сопряжены с целым рядом трудностей

Популярная механика
Как изучают климат: 10 фактов о климатологии Как изучают климат: 10 фактов о климатологии

В чем разница между погодой и климатом и почему она так важна сегодня?

Популярная механика
Хирургические операции “на удаленке”: возможно ли это? Хирургические операции “на удаленке”: возможно ли это?

Роботические руки позволяют хирургам проводить дистанционные операции

Популярная механика
Глобальное потепление сделало арктических пауков каннибалами Глобальное потепление сделало арктических пауков каннибалами

Пауки-волки на Аляске начали есть друг друга

Популярная механика
Не надо считать себя всезнайкой. Советы по запуску успешного бизнеса от создательницы NYX Cosmetics Не надо считать себя всезнайкой. Советы по запуску успешного бизнеса от создательницы NYX Cosmetics

Как построить успешный бизнес и какие качества важны для предпринимателя

Forbes
Открыть в приложении