Одним из самых перспективных приложений квантовых компьютеров является моделирование электронной структуры атомов и молекул. Оно требует точного решения уравнения Шрёдингера, которое определяет всё 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 расчётов. 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 её 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.

Источник: ko.com.ua