Квантовый компьютер IBM Q создал точную модель молекулы

Команда исследователей из IBM сумела точно смоделировать взаимодействие субатомных компонентов гидрида бериллия (BeH2) — самой сложной молекулы, которая когда-либо подвергалась квантовому моделированию.

Задача молекулярного моделирования заключается в нахождении основного состояния составных частей молекулы — ее наиболее стабильной конфигурации.

Звучит довольно просто, особенно для трехатомной молекулы гидрида бериллия. Но для того чтобы действительно понять основное состояние молекулы, нужно смоделировать, как каждый электрон в каждом атоме взаимодействует со всеми другими атомными ядрами, включая странные квантовые эффекты, которые могут происходить в столь малом масштабе. И проблема усложняется экспоненциально вместе с увеличением размера молекулы.

И хотя современные суперкомпьютеры могут моделировать BeH2 и другие простые молекулы, обилие квантовых взаимодействий каждого нового электрона, включенного в молекулярные связи, перегружает их. Квантовым компьютерам, однако, такая задача по плечу, пишет Science Alert.

Специалисты IBM разработали новый, более эффективный алгоритм для расчетов основного состояния BeH2 (и других трехатомных молекул, например, гидрида лития) на квантовом компьютере IBM Q с семью кубитами. В будущем этот метод позволит моделировать структуры молекул еще большего размера и прогнозировать поведение молекул в новых химических веществах — лекарственных препаратах или аккумуляторах.

«Наша схема отличается от предыдущих алгоритмов квантовой симуляции, которые адаптировали классические схемы молекулярного моделирования к квантовому аппаратному обеспечению — и не принимали в расчет ограничения, накладываемые современными квантовыми устройствами», — пишут исследователи в своем блоге.