La méthode de nettoyage par rotation rapproche les ordinateurs quantiques pratiques de la réalité –

Ils ont publié leur méthode pour supprimer les informations superflues des calculs de chimie quantique le 17 septembre sous la forme d’un article en ligne avancé dans Physique Chimie Chimie Physique, une revue de la Royal Society of Chemistry.

“L’une des applications les plus attendues des ordinateurs quantiques est la simulation de la structure électronique des atomes et des molécules”, ont déclaré les auteurs de l’article Kenji Sugisaki, maître de conférences et Takeji Takui, professeur émérite au Département de chimie et science des matériaux moléculaires de la Graduate School of Science de l’Université d’Osaka. .

Les calculs de chimie quantique sont omniprésents dans toutes les disciplines scientifiques, y compris le développement de la thérapie pharmaceutique et la recherche sur les matériaux. Tous les calculs sont basés sur la résolution de l’équation du physicien Erwin Schrödinger, qui utilise des interactions électroniques et moléculaires qui aboutissent à une propriété particulière pour décrire l’état d’un système de mécanique quantique.

«Les équations de Schrödinger régissent tout comportement des électrons dans les molécules, y compris toutes les propriétés chimiques des molécules et des matériaux, y compris les réactions chimiques», ont déclaré Sugisaki et Takui.

Sur les ordinateurs classiques, de telles équations précises prendraient un temps exponentiel. Sur les ordinateurs quantiques, cette précision est possible en temps réaliste, mais elle nécessite un «nettoyage» lors des calculs pour obtenir la vraie nature du système, selon eux.

Un système quantique à un moment donné dans le temps, connu sous le nom de fonction d’onde, a une propriété décrite comme spin, qui est le total du spin de chaque électron dans le système. En raison de défauts matériels ou d’erreurs mathématiques, il peut y avoir des rotations incorrectes informant le calcul de la rotation du système. Pour éliminer ces «contaminants de spin», les chercheurs ont mis en œuvre un algorithme qui leur permet de sélectionner le nombre quantique de spin souhaité. Cela purifie le spin, éliminant les contaminants lors de chaque calcul – une première sur les ordinateurs quantiques, selon eux.

“Les calculs de chimie quantique basés sur la résolution exacte des équations de Schrödinger pour tout comportement des atomes et des molécules peuvent permettre des prédictions de leurs propriétés physico-chimiques et des interprétations complètes des réactions et processus chimiques”, ont-ils déclaré, notant que cela n’est pas possible avec les ordinateurs classiques actuellement disponibles. et algorithmes. “Le présent article a donné une solution en implémentant un algorithme quantique sur des ordinateurs quantiques.”

Les chercheurs prévoient ensuite de développer et de mettre en œuvre des algorithmes conçus pour déterminer l’état des électrons dans les molécules avec la même précision pour les électrons excités ou à l’état fondamental.

Source de l’histoire:

Matériaux fourni par Université de la ville d’Osaka. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.