Une étape significative vers l’implémentation sociale des calculs chimiques quantiques sur un ordinateur quantique


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  • Ces dernières années, la recherche et le développement sur les ordinateurs quantiques ont fait des progrès considérables. Les calculs chimiques quantiques pour les structures électroniques des atomes et des molécules attirent une grande attention comme l’une des applications les plus prometteuses des ordinateurs quantiques. Afin d’utiliser les calculs de chimie quantique pour la chimie et les domaines connexes, il est essentiel de développer des méthodes d’optimisation de la géométrie pour trouver la structure la plus stable des molécules. L’optimisation de la géométrie nécessite des calculs de dérivées énergétiques par rapport aux coordonnées nucléaires des molécules.

    La méthode des différences finies est une approche pour les calculs de dérivée énergétique. Sur un ordinateur classique, les calculs basés sur cette méthode pour les systèmes unidimensionnels nécessitent au moins deux évaluations de l’énergie. Des recherches antérieures ont montré qu’un ordinateur quantique, en revanche, ne nécessite qu’une seule requête pour calculer les dérivées énergétiques basées sur la méthode des différences finies, quel que soit le nombre de degrés de liberté. Cependant, les circuits quantiques pertinents pour les algorithmes quantiques capables d’effectuer des calculs de dérivée d’énergie n’ont pas été mis en œuvre.

    Un groupe de recherche comprenant le Dr Kenji Sugisaki, le professeur Kazunobu Sato et le professeur émérite Takeji Takui de la Graduate School of Science de l’Université métropolitaine d’Osaka a étendu avec succès l’algorithme d’estimation de la différence de phase quantique, un algorithme quantique général pour le calcul direct des lacunes énergétiques, pour permettre le calcul direct des différences d’énergie entre deux géométries moléculaires différentes. Cela permet le calcul, basé sur la méthode des différences finies, des dérivées énergétiques par rapport aux coordonnées nucléaires en un seul calcul.

    De plus, le groupe de recherche a appliqué les calculs de dérivée d’énergie développés pour exécuter des optimisations géométriques de H2LiH, BeH2et n2 molécules sans calculer les énergies totales, démontrant l’utilité de la méthode développée. Le groupe a également discuté de la manière dont les circuits quantiques peuvent être assemblés selon différents degrés de liberté des molécules.

    Cette recherche est la dernière d’une série d’articles de chercheurs sur les calculs chimiques quantiques sur les ordinateurs quantiques. « Nos dernières découvertes nous rapprochent de l’application des calculs de chimie quantique sur un ordinateur quantique à des problèmes du monde réel », a déclaré le Dr Sugisaki. « Étant donné que les calculs de dérivée d’énergie sont utilisés non seulement pour les optimisations de la géométrie moléculaire, mais également pour divers calculs des propriétés moléculaires, l’application de notre méthode devrait jouer un rôle très important dans un large éventail de domaines connexes, tels que en silicone découverte/conception de médicaments et développement de matériaux. »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université métropolitaine d’Osaka. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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