在“科学”化学反应量子模拟的封面上使用Google量子计算

行业:业绩展示
时间:2021-03-11 00:30:46
项目背景
今天,谷歌的量子计算机登上了Science封面,他们成功用12个量子比特模拟了二氮烯的异构化反应。去年10月,谷歌的量子计算机因为实现了“量子优越性”登上了Nature封面,仅用了200秒就解决了超算需要1万年才能求解的量子电路采样问题。谷歌量子计算机模拟化学反应去年谷歌的Sycamore量子处理器实现了53个量子比特的纠缠,所以就用它来模拟几个简单的化学分子试试看。

凹庙里的小茶

Qubit报告|公共帐户QbitAI

今天,Google的量子计算机出现在《科学》杂志的封面上。他们成功地模拟了12量子位的二氮烯的异构化反应。

这是Google Quantum Computer第二次出现在顶级学术期刊的封面上。

去年10月,由于其“量子优势”,谷歌的量子计算机出现在《自然》杂志的封面上。解决量子电路采样问题只花了200秒,而超级计算花了10,000年才解决。

这台量子计算机还能做什么?谷歌曾表示,它可以模拟化学分子。他们做到了不到一年。

由于分子遵循量子力学,因此用量子计算进行模拟更为合理。只需较少的计算和信息,就可以计算化学物质的性质。

Quantum计算机对于模拟化学分子非常有用。除了Google之外,其他具有量子计算技术的公司也在研究中,微软就是其中之一。

上个月,微软发表了一篇使用量子计算的文章,以帮助化学家找到将二氧化碳转化为甲醛的催化剂。展示了量子计算和化学的应用前景。

量子化学仍然必须使用量子计算机

薛定inger方程是量子化学的基础,是化学分子遵循的基本定律。通过求解该方程亚博APp买球首选 ,可以获得物质的特定化学性质。

但是,求解薛定ding方程并不容易。随着分子中原子数的增加,求解该方程的计算量呈指数增长。

以化学上较简单的苯分子为例(C6H 6),它只有12个原子,但计算尺寸为1044mg4355vip ,无法由任何超级计算机处理。

为了简化求解过程,早在计算机出现之前就存在一些近似方法,例如Google使用的“ Hartley-Fokker方程”。但是即使经过简化,计算量仍然很大。

更糟糕的是,在化学反应过程中,即化学键解离时AG8国际大厅登录 ,分子系统的电子结构将变得更加复杂,并且很难在任何超级计算机上进行相关的数值计算。

2018年,有人提出了一种新的量子算法。计算复杂度不再是指数增长,而是多项式增长,大大降低了计算难度。

所有算法都可用,只是一台合适的量子计算机。

Google量子计算机模拟化学反应

去年秘密量子化学,Google的Sycamore量子处理器实现了53个量子位的纠缠,所以我用它来模拟一些简单的化学分子。

Google首先计算由6至10个氢原子组成的氢链的结合能。原始方法(下图中的黄色)效果中等。结合VQE等算法,量子计算机获得的结果几乎与真实值完全吻合。

以上是化学分子的静态过程。然后,Google使用Sycamore来模拟一个简单的化学反应:二氮烯的异构化。

顺式与反式之间重氮过渡的能隙为4 0. 2毫哈氏,量子计算机给出的结果为41±6毫哈氏。

尽管准确性比以前的氢原子链模拟要差得多,但谷歌表示这是“第一次使用量子计算机来预测化学反应的机理。”

本文的相应作者Ryan Babbush表示,尽管可以在没有量子计算机的情况下模拟上述结果,但这项工作仍是量子计算向前迈出的一大步。

将来秘密量子化学,该算法可以扩展为模拟更复杂的反应。为了模拟较大分子的反应,需要更多的量子位。

巴布什认为,有一天,我们甚至可以使用量子模拟来开发新的化学物质。

参考链接:

上一篇 关于地理教师教学工作摘要的5篇样本论文_工作摘要/报告摘要/报告实践文件
下一篇 2020年教师个人教学摘要样本论文

bt365平台网站案例

每一个成功品牌背后都有一个独特的认知体系,同道将助力企业实现品牌价值的腾飞

“琴弦是卷曲的”,您知道古琴中有多少琴弦吗?
[潘文]古琴有几根琴弦?_中等职业学校_职业教育_教育领域
“邵阳茶油”被列为中国农业品牌
更多设计案例