Метод спиновой очистки приближает квантовые компьютеры к реальности
Одним из самых перспективных приложений квантовых компьютеров является моделирование электронной структуры атомов и молекул. Оно требует точного решения уравнения Шредингера, которое определяет все химические свойства материалов, включая химические реакции.
Численное решение таких уравнений на классических компьютерах занимает экспоненциально растущее с увеличением точности время. Квантовые компьютеры способны выдавать нужный результат в разумные сроки, но нуждаются в "очистке" во время расчетов, чтобы сохранить истинный характер системы.
Об этом в статье, опубликованной 17 сентября журналом Physical Chemistry Chemical Physics, рассказали исследователи из Университета Осака Сити (Япония), предложившие свой метод удаления посторонней информации из квантово-химических расчетов. По их словам, это достижение решает главную проблему на пути практического использования крупномасштабных квантовых компьютеров для точного прогнозирования поведения атомов и молекул.
Квантовая система в каждый момент времени определяется волновой функцией, и обладает таким свойством как спин, который представляет собой сумму спинов всех ее электронов. Из-за аппаратных сбоев или математических ошибок в вычисления могут попадать неправильные величины этих спинов. Чтобы удалить эти "спиновые загрязнения", исследователи применили алгоритм, который впервые позволяет выбирать желаемое квантовое число спина на каждой стадии вычислений.
В дальнейшем участники исследования планируют разработать и внедрить алгоритмы, позволяющие определять с одинаковой точностью состояние возбужденных и находящихся в базовом состоянии электронов в молекулах.
