الگوریتم های کوانتومی در محاسبه دینامیک الکترون در زمان صرفه جویی می کنند -- ScienceDaily
انتشار: آذر 01، 1401
بروزرسانی: 27 خرداد 1404

الگوریتم های کوانتومی در محاسبه دینامیک الکترون در زمان صرفه جویی می کنند -- ScienceDaily

بنابراین این مطالعه روش جدیدی را برای محاسبه چگالی الکترون و "پاسخ" آنها به تحریکات با نور با وضوح مکانی و زمانی بسیار بالا نشان می دهد. برای مثال، شبیه سازی و درک فرآیندهای فروپاشی فوق سریع، که در کامپیوترهای کوانتومی ساخته شده از به اصطلاح نقاط کوانتومی نیز بسیار مهم هستند، امکان پذیر است. همچنین پیش بینی هایی در مورد رفتار فیزیکی یا شیمیایی مولکول ها، به عنوان مثال در طول جذب نور و متعاقباً انتقال بارهای الکتریکی، امکان پذیر است. این می تواند توسعه فوتوکاتالیست ها را برای تولید هیدروژن سبز با نور خورشید تسهیل کند یا به درک فرآیندهای مولکول های گیرنده حساس به نور در چشم کمک کند.

در واقع، الگوریتم های کوانتومی نتایج مورد انتظار را تولید کردند. با این حال، برخلاف محاسبات مرسوم، الگوریتم های کوانتومی برای محاسبه مولکول های بزرگ تر با رایانه های کوانتومی آینده نیز مناسب هستند: "این به زمان های محاسبه مربوط می شود. آنها با تعداد اتم هایی که مولکول را تشکیل می دهند افزایش می یابند." . در حالی که زمان محاسبات با هر اتم اضافی برای روش های مرسوم چند برابر می شود، این مورد در مورد الگوریتم های کوانتومی صدق نمی کند، که آن ها را بسیار سریع تر می کند.

منبع داستان:

Fabian Langkabel می گوید: «ما الگوریتمی را برای یک رایانه کوانتومی ساختگی و کاملاً بدون خطا ایجاد کردیم و آن را بر روی یک سرور کلاسیک شبیه سازی یک رایانه کوانتومی ده کیوبیت اجرا کردیم. دانشمندان مطالعه خود را به مولکول های کوچکتر محدود کردند تا بتوانند محاسبات را بدون کامپیوتر کوانتومی واقعی انجام دهند و آنها را با محاسبات معمولی مقایسه کنند.

فوتوکاتالیز، دریافت نور و موارد دیگر

مواد تهیه شده توسط مرکز هلمهولتز برلین برای مواد و انرژی. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.



منبع کامپیوترهای کوانتومی زمان محاسباتی بسیار کوتاه تری را برای مشکلات پیچیده وعده می دهند. اما هنوز تعداد کمی از کامپیوترهای کوانتومی در سرتاسر جهان با تعداد محدودی به اصطلاح کیوبیت وجود دارد. با این حال، الگوریتم های کامپیوتر کوانتومی می توانند روی سرورهای معمولی که یک کامپیوتر کوانتومی را شبیه سازی می کنند، اجرا شوند. تیمی در HZB موفق به محاسبه اوربیتال های الکترونی و توسعه دینامیکی آنها بر روی مثالی از یک مولکول کوچک پس از تحریک پالس لیزر شده اند. در اصل، این روش برای بررسی مولکول های بزرگ تر که با استفاده از روش های معمولی قابل محاسبه نیستند نیز مناسب است.

آنیکا باند، سرپرست یک پالس نوری، می گوید: "این الگوریتم های کامپیوتر کوانتومی در ابتدا در زمینه کاملاً متفاوتی توسعه یافتند. ما برای اولین بار از آنها برای محاسبه چگالی الکترونی مولکول ها، به ویژه تکامل دینامیکی آنها پس از تحریک توسط یک پالس نور استفاده کردیم." گروه شیمی نظری در HZB. او به همراه فابیان لانگکابل، که دکترای خود را با بانده می گذراند، اکنون در یک مطالعه نشان داده است که این کار چقدر خوب عمل می کند.

کامپیوتر کوانتومی بدون خطا

محاسبات سریعتر