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
Как работает сила воли Как работает сила воли

Важные научные исследования, которые меняют наше представление о силе воли

Esquire
Ценности, границы и страхи: руководство для пар, где оба партнера делают карьеру Ценности, границы и страхи: руководство для пар, где оба партнера делают карьеру

Отрывок из книги Дженнифер Петрильери «Отношения, которые работают»

Forbes
Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера

Рассказываем, как создать дома зеленый уголок

Esquire
Разрушительная скупость. Как подготовка к затяжному кризису делает этот кризис затяжным Разрушительная скупость. Как подготовка к затяжному кризису делает этот кризис затяжным

Драматическое сокращение спроса в экономике

СНОБ
Игры разума: лучшие трюки, которые поставят ваш мозг в тупик Игры разума: лучшие трюки, которые поставят ваш мозг в тупик

Оказывается, сложный человеческий мозг чертовски просто обмануть

Популярная механика
Этическая нейросеть запретила гнаться за истиной и разрешила пытать заключенных Этическая нейросеть запретила гнаться за истиной и разрешила пытать заключенных

Нейросеть порекомендовала не доверять машинам

N+1
10 лучших боевиков за всю историю 10 лучших боевиков за всю историю

Самые шумные, влиятельные и сумасшедшие фильмы

Esquire
Бросил в самый трудный час: Марк Бернес и его Паола Бросил в самый трудный час: Марк Бернес и его Паола

Марк Бернес любил свою жену, но отвернулся от нее в самый тяжелый период

Cosmopolitan
Иван Ворошилов ака НЕДРЫ Иван Ворошилов ака НЕДРЫ

«Рэп-Пушкин» выпустил альбом, написанный собственной нейросетью

Собака.ru
Что такое ментальный фитнес и зачем он нужен: 6 подсказок для новичков Что такое ментальный фитнес и зачем он нужен: 6 подсказок для новичков

Чтобы держать мозг в форме, можно заняться «ментальным фитнесом»

Playboy
10 внезапных фактов об изобретателях 10 внезапных фактов об изобретателях

Великие изобретатели были чертовски разносторонними личностями

Maxim
Украденная жизнь: великие женщины, чья слава досталась мужьям Украденная жизнь: великие женщины, чья слава досталась мужьям

На протяжении многих лет у женщин не было шанса оставить свой след в истории

Cosmopolitan
«Теперь работать будем в два раза больше»: Касперский о последствиях пандемии, «русском Илоне Маске» и Zoom «Теперь работать будем в два раза больше»: Касперский о последствиях пандемии, «русском Илоне Маске» и Zoom

Разговор о бизнесе с российским программистом и бизнесменом Евгением Касперским

Forbes
Зрим в корень! Зрим в корень!

Дизайнер интерьера Анастасия Комарова делится секретами сервировки стола

SALON-Interior
Преступные сети: как устроено современное браконьерство Преступные сети: как устроено современное браконьерство

Сотрудник береговой охраны о браконьерстве: почему оно выгодно всем

Esquire
Холли Робертс: Как иностранцу построить бизнес в России Холли Робертс: Как иностранцу построить бизнес в России

Иностранцы продолжают осваивать как малый, так и крупный бизнес в России

СНОБ
13 шагов миссии SpaceX Crew Dragon в реалистичных картинках 13 шагов миссии SpaceX Crew Dragon в реалистичных картинках

Первый в истории пилотируемый испытательный полет корабля Crew Dragon

Популярная механика
Необходимость отвлекаться на электронную почту заставила людей грустить и злиться Необходимость отвлекаться на электронную почту заставила людей грустить и злиться

Необходимость отвлекаться во время выполнения задачи вызывает негативные эмоции

N+1
6 забавных историй про животных на карантине 6 забавных историй про животных на карантине

Месяцы изоляции многие коротают наедине с питомцами

Psychologies
Кавер-дуэт Queens: о стабильно «взрывных» песнях на любых корпоративах и раскрепощенных бюджетниках Кавер-дуэт Queens: о стабильно «взрывных» песнях на любых корпоративах и раскрепощенных бюджетниках

Интервью с солистками @girlsband.ru Татьяной и Анастасией

Playboy
На личном опыте На личном опыте

Директор по развитию Geox Юлия Дютей о жизни и работе в новой реальности

Grazia
Последние китайские предупреждения: можно ли использовать опыт КНР для выхода из кризиса в торговле? Последние китайские предупреждения: можно ли использовать опыт КНР для выхода из кризиса в торговле?

Ретейл в Китае возвращается к жизни после карантинных ограничений

Forbes
Чтение выходного дня: новый роман лауреата Букера Джулиана Барнса о жизни Самуэля Поцци — гениального гинеколога и невыносимого бабника Чтение выходного дня: новый роман лауреата Букера Джулиана Барнса о жизни Самуэля Поцци — гениального гинеколога и невыносимого бабника

Фрагмент романа Джулиана Барнса «Портрет мужчины в красном»

Esquire
Без царя в голове. Как беспилотные автомобили перекраивают реальность Без царя в голове. Как беспилотные автомобили перекраивают реальность

Мир всё ближе к черте, когда место водителя займет искусственный интеллект

Forbes
В поисках идеала В поисках идеала

Как найти работу, которая не только приносит доход, но и радость?

Лиза
Кишечные палочки и дрожжи смогли выжить в водородной атмосфере Кишечные палочки и дрожжи смогли выжить в водородной атмосфере

Даже в отсутствие кислорода микробы способны размножаться

N+1
Третье поколение алгоритма OpenAI научилось выполнять текстовые задания по нескольким примерам Третье поколение алгоритма OpenAI научилось выполнять текстовые задания по нескольким примерам

Третье поколение алгоритма OpenAI может разгадывать анаграммы и даже переводить

N+1
Гор Нахапетян: Чего смешного? Зачем нам нужно чувство юмора, когда рушится мир Гор Нахапетян: Чего смешного? Зачем нам нужно чувство юмора, когда рушится мир

Гор Нахапетян рассказывает, зачем нам нужен «смех во время чумы»

СНОБ
Как пережить разлуку с семьей из-за закрытия границ Как пережить разлуку с семьей из-за закрытия границ

Как наименее болезненно пережить период разлуки с близкими?

Psychologies
Открыть в приложении