Сотрудники компании Google впервые применили возможности квантового компьютера для того, чтобы смоделировать химическую реакцию. Она была довольно проста, однако это может стать первым шагом к применению таких компьютеров.
Так как и атомы, и молекулы имеют определенную систему, которая работает по принципам квантовой механикой, предполагается, что именно квантовые компьютеры окажутся идеальным приспособлением для наиболее корректного моделирования этих частиц. Такая аппаратура применяет квантовые биты или кубиты для вычисления и содержания информации. Но у них есть некие трудности с получением точных расчетов, нужных для моделирования больших атомов или химических реакций.
Команда Google использовала устройство Sycamore, чтобы выполнить первое точное квантовое моделирование химической реакции. Sycamore достиг квантового превосходства в 2019 году, выполнив вычисления, которые на классическом компьютере было бы невозможно выполнить за практическое время.
В качестве последнего подвига компьютера исследователи смоделировали молекулу диазена, которая состоит из двух атомов азота и двух атомов водорода, которые претерпевают реакцию, в которой атомы водорода переходят в различные конфигурации вокруг атомов азота. Квантовая симуляция согласовывалась с симуляциями, которые исследователи выполняли на классических компьютерах для проверки своей работы.
Хотя эта реакция может быть относительно простой, и для ее моделирования необязательно иметь квантовый компьютер, эта работа по-прежнему является большим шагом вперед для квантовых вычислений, говорит Райан Баббуш из Google.
«Сейчас мы проводим квантовые вычисления химии в принципиально другом масштабе», — говорит он. «Предыдущая работа состояла из расчетов, которые вы могли в основном выполнять вручную с помощью карандаша и бумаги, но для демонстраций, которые мы сейчас рассматриваем, вам определенно понадобится компьютер».
По словам Баббуша, масштабирование этого алгоритма для моделирования более сложных реакций должно быть довольно простым: для моделирования реакций в более крупных молекулах просто потребуется больше кубитов и небольшие изменения в расчетах. «Когда-нибудь мы, возможно, даже сможем разработать новые химические вещества с помощью квантового моделирования», — говорит он.
