Хорошим примером строительства гибрида между квантовыми и классическими вычислениями может послужить исследование коллектива ученых из Аргоннской лаборатории в США, которые смогли объединить в единый вычислительный блок классические компьютеры и современные квантовые компьютеры, способные поддерживать весьма ограниченный объем вычислений. И вот на таком гибриде оказалось возможным моделировать кластеры размером в сотни атомов. Для этого ученым пришлось разработать специализированную методику квантовых вложений, с помощью которой на квантовом вычислителе обрабатывалась небольшая зона материала с активным процессом, в то время как остальная часть материала обсчитывалась на классическом компьютере.
В качестве тестового объекта моделирования ученые выбрали спиновые дефекты в твердых телах. Такой дефект представляет собой систему из иона, смещенного относительно своего узла кристаллической решетки и собственно пустого узла, вакансии. Спиновыми дефекты называются из-за того, что помимо ионов они состоят из электронов с определенным значением спина. Именно положение спина этого электрона может использоваться для кодирования информации в квантовом блоке памяти.
Для первичной проверки ученые реализовали метод на классическом компьютере, применив его к расчетам свойств спиновых дефектов в алмазе и карбиде кремния. Эти материалы подробно исследуются уже довольно долгое время, что позволяет соотнести результаты вычислений с достаточно точным экспериментальным описанием реальности. Хорошее согласие между теорией и экспериментом вселило в команду уверенность в надежности метода и позволило перейти к следующему этапу исследований, когда для расчетов использовался сначала квантовый симулятор, а затем и квантовый компьютер IBM Q5 Yorktown. Полученные в результате этих вычислений ответы также хорошо сошлись с экспериментом, что подтвердило высокую точность и эффективность методики квантовых вложений.
Суммируя, можно сказать, что получился перспективный метод расчетов, который может быть использован в широком круге задач материаловедения и химии, таких как разработка новых катализаторов и лекарств.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.
