新的量子計(jì)算機(jī)算法釋放原子級(jí)相互作用的力量

一種新的量子計(jì)算機(jī)協(xié)議可以再現(xiàn)量子材料的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)。

RIKEN 研究人員創(chuàng)建了一種混合量子計(jì)算算法，可以有效計(jì)算復(fù)雜材料中的原子級(jí)相互作用。這項(xiàng)創(chuàng)新使使用更小的量子計(jì)算機(jī)或傳統(tǒng)的量子計(jì)算機(jī)來研究凝聚態(tài)物理和量子化學(xué)成為可能，為這些領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)鋪平了道路。

RIKEN 研究人員開發(fā)了一種量子計(jì)算算法，可用于高效準(zhǔn)確地計(jì)算復(fù)雜材料中的原子級(jí)相互作用。它有可能使人們對(duì)凝聚態(tài)物理和量子化學(xué)的理解達(dá)到前所未有的水平——這是杰出物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼 (Richard Feynman) 于 1981 年首次提出的量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。

量子比特是量子計(jì)算機(jī)的基石，本質(zhì)上是受量子物理定律支配的微型系統(tǒng)，例如納米晶體或超導(dǎo)電路。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中使用的位可以是一或零不同，量子位可以同時(shí)具有多個(gè)值。正是量子比特的這種特性賦予了量子計(jì)算機(jī)在速度方面的優(yōu)勢(shì)。

一種非常規(guī)的計(jì)算方式還需要從新的角度看待如何有效地處理數(shù)據(jù)，以解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以解決的問題。

一個(gè)值得注意的例子是所謂的時(shí)間演化算子。“時(shí)間演化算子是描述量子材料復(fù)雜行為的巨大數(shù)字網(wǎng)格，”RIKEN 量子計(jì)算中心的 Kaoru Mizuta 解釋道。“它們非常重要，因?yàn)樗鼈優(yōu)榱孔佑?jì)算機(jī)提供了非常實(shí)用的應(yīng)用——更好地理解量子化學(xué)和固體物理學(xué)。”

迄今為止展示的原型量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)使用一種稱為 Trotterization 的相對(duì)簡(jiǎn)單的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了時(shí)間演化算子。但 Trotterization 被認(rèn)為不適合未來的量子計(jì)算機(jī)，因?yàn)樗枰罅康牧孔娱T，因此需要大量的計(jì)算時(shí)間。因此，研究人員一直在努力創(chuàng)建使用更少量子門的精確量子模擬的量子算法。

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