Forskere leverer kvantealgoritmer til at udvikle nye materialer og kemi

Data kan efterfølgende udtrækkes ved kvantemålinger. Da kvantemålinger ikke er deterministiske, skal kvantekredsløbsudførelserne gentages flere gange for at estimere sandsynlighedsfordelinger, der beskriver tilstandene, en proces kendt som sampling. Variationelle kvantealgoritmer, inklusive CVQE-algoritmen, identificerer forsøgstilstande ved hjælp af et sæt parametre, der er optimeret til at minimere energien.

"Nøgleforskellen mellem den originale VQE-metode og den nye CVQE-metode er, at prøvetagnings- og optimeringsprocesserne er blevet afkoblet i sidstnævnte, således at prøvetagningen udelukkende kan udføres på kvantecomputeren og parametrene behandles udelukkende på en klassisk computer." sagde Dan Gunlycke, D.Phil., sektionsleder for teoretisk kemi, som også leder NRL's kvanteberegningsindsats.

"Den nye tilgang har også andre fordele. Formen på løsningsrummet behøver ikke at stemme overens med qubit-registrets symmetrikrav, og derfor er det meget nemmere at forme løsningsrummet og implementere symmetrier i systemet og andet fysisk. motiverede begrænsninger, som i sidste ende vil føre til mere præcise forudsigelser af elektroniske systemegenskaber," fortsatte Gunlycke.

Kvantecomputere er en del af kvantevidenskaben, som er blevet udpeget som et kritisk teknologiområde inden for USD(R&E) Technology Vision for an Era of Competition af underforsvarsministeren for forskning og ingeniørvidenskab Heidi Shyu.

"Forståelse af egenskaberne ved kvantemekaniske systemer er afgørende i udviklingen af ​​nye materialer og kemi til flåden og marinekorpset," sagde Gunlycke. "Korrosion er for eksempel en allestedsnærværende udfordring, der koster Forsvarsministeriet milliarder hvert år. CVQE-algoritmen kan bruges til at studere de kemiske reaktioner, der forårsager korrosion og give kritisk information til vores eksisterende antikorrosionshold i deres søgen efter at udvikle bedre belægninger og additiver ."

I årtier har NRL udført grundlæggende forskning i kvantevidenskab, som har potentialet til at give forstyrrende forsvarsteknologier til præcision, navigation og timing; kvanteregistrering; kvanteberegning; og kvantenetværk.

Flere oplysninger: Daniel Gunlycke et al., Cascaded variational quantum egensolver algorithm, Physical Review Research (2024). DOI:10.1103/PhysRevResearch.6.013238

Journaloplysninger: Physical Review Research

Leveret af Naval Research Laboratory