Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Yeni verimli kuantum algoritması, Kuantum Faz Tahmin normunu aşıyor

20.03.2021
80
Yeni verimli kuantum algoritması, Kuantum Faz Tahmin normunu aşıyor

Kuantum bilgisayarlar, normal bilgisayarların yetenekleri dışında kalan bazı sorunları çözmeleri beklendiğinden son zamanlarda çok ilgi gördü.

Bu sorunların başında, atomların ve moleküllerin elektronik durumlarının belirlenmesidir, böylece çeşitli endüstrilerde – lityum iyon pil tasarımlarından ilaç geliştirmede in silico teknolojilerine kadar – daha etkili bir şekilde kullanılabilirler. Bilim adamlarının bu soruna yaklaşımlarının yaygın bir yolu, bir molekül veya atomun ayrı ayrı durumlarının toplam enerjilerini hesaplamak ve ardından bu durumlar arasındaki enerji farkını belirlemektir. Doğada, birçok molekülün boyutu ve karmaşıklığı büyür ve bu sabit akıyı hesaplamanın maliyeti, herhangi bir geleneksel bilgisayarın kapasitesinin ötesindedir veya şu anda kuantum algoritmaları kurar. Bu nedenle, toplam enerjilerin teorik öngörüleri, ancak moleküller büyükçe ve doğal ortamlarından izole değilse mümkün olabilirdi.

Osaka City Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nden Kenji Sugisaki ve Takeji Takui, “Kuantum bilgisayarların bir gerçeklik olması için, algoritmalarının atomların ve moleküllerin elektronik hallerini doğada var oldukları gibi doğru bir şekilde tahmin edecek kadar sağlam olması gerekir” diyor.

Aralık 2020’de Sugisaki ve Takui, meslektaşları ile birlikte, bir grup araştırmacıya, atomların ve moleküllerin elektronik durumlarını tahmin eden, Kırık simetri dalga fonksiyonlarına (BxB) sahip Bayesian eXchange eşleştirme parametresi hesaplayıcısı adını verdikleri bir kuantum algoritması geliştirmelerine önderlik etti. doğrudan enerji farklılıklarının hesaplanması. Atomlar ve moleküllerdeki enerji farklılıklarının, sistem boyutu arttıkça toplam enerjilerinin artmasına rağmen ne kadar karmaşık ve büyük olduklarına bakılmaksızın sabit kaldığını belirttiler. “BxB ile, toplam enerjileri hesaplamanın yaygın uygulamasından kurtulduk ve enerji farklılıklarını doğrudan hedefledik, hesaplama maliyetlerini polinom süresi içinde tuttuk” diyorlar. “O zamandan beri hedefimiz, atomların ve moleküllerin elektronik uydularını kimyasal hassasiyetle tahmin edebilmesi için BxB yazılımımızın verimliliğini artırmak oldu.”

Quantum Phase Estimation (QPE) adı verilen iyi bilinen bir algoritmanın hesaplama maliyetlerini bir kıyaslama olarak kullanarak, “CO2, O gibi küçük moleküllerin dikey iyonlaşma enerjilerini hesapladık CN, F2, H2O, NH3 0,1 elektron volt (eV) hassasiyet içinde, “takım kübit sayısının yarısını kullanarak hesaplama maliyetini QPE ile eşit hale getirerek belirtir.

İyonlaşma enerjisi, atomların ve moleküllerin en temel fiziksel özelliklerinden biridir ve kimyasal bağların ve reaksiyonların gücünü ve özelliklerini anlamak için önemli bir göstergedir. Kısacası, iyonlaşma enerjisinin doğru bir şekilde tahmin edilmesi, mevcut normların ötesinde kimyasallar kullanmamızı sağlar. Geçmişte nötr ve iyonize hallerin enerjilerini hesaplamak gerekiyordu, ancak BxB kuantum algoritması ile iyonlaşma enerjisi, nötr ve iyonize hallerin ayrı ayrı toplam enerjileri incelenmeden tek bir hesaplamayla elde edilebiliyordu. Ekip, “BxB’deki kuantum mantık devresinin sayısal simülasyonlarından, atom numarası veya molekülün boyutuna bakılmaksızın iyonlaşma enerjisini okumanın hesaplama maliyetinin sabit olduğunu” ve iyonizasyon enerjisinin kuantum mantık devresinin uzunluğu QPE’nin onda birinden daha az olacak şekilde değiştirildikten sonra 0,1 eV’lik yüksek bir doğrulukla elde edilebilir. ”

Kuantum bilgisayar donanımının geliştirilmesiyle Sugisaki ve Takui, ekipleriyle birlikte, BxB kuantum algoritmasının, geleneksel bilgisayarlarla gerçek zamanlı olarak tedavi edilemeyen büyük moleküller için yüksek hassasiyetli enerji hesaplamaları gerçekleştirmesini bekliyor.


Daha fazla bilgi:
Kenji Sugisaki vd. Dikey İyonlaşma Enerjilerinin Doğrudan Hesaplanması için Kuantum Algoritması, Fiziksel Kimya Mektupları Dergisi (2021). DOI: 10.1021 / acs.jpclett.1c00283

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.