Google uskutečnil první kvantovou simulaci chemické reakce  
Společnost Google o sobě dala vědět ve kvantovém klání, které probíhá mezi nimi a IBM, a také dalšími aktéry. S kvantovým procesorem Sycamore poprvé kvantově simulovali chemickou reakci. Byla to zatím jen „rozcvička“ s jednoduchou reakcí, ale brzy bychom se mohli dočkat dalších kvantových kouzel v chemii.

 

Kvantový počítač v laboratořích Google. Kredit: Google AI Quantum / James Crawford.
Kvantový počítač v laboratořích Google. Kredit: Google AI Quantum / James Crawford.

Specialisté společnosti Google si připsali významný úspěch ve vývoji kvantových výpočtů. Poprvé použili kvantový počítač k simulaci chemické reakce. Šlo sice jenom o jednoduchou chemickou reakci, ale i tak to je významný milník na cestě k praktickému využití kvantových počítačů.

 

 

Protagonisté chemických reakcí, tedy molekuly a atomy, fungují podle pravidel kvantové mechaniky. Mnozí očekávají, že právě kvantové počítače budou nejlepším nástrojem, jak přesně simulovat chemické reakce. Kvantové počítače využívají k výpočtům a ukládání informací qubity, které nezahrnují jen nuly a jedničky, ale jejich stav může být jistou kombinací těchto hodnot. Nicméně, soudobé kvantové počítače jen obtížně dosahují přesnosti výpočtů, která je nezbytná k simulacím chemických reakcí.

 

Ryan Babbush. Kredit: Google.
Ryan Babbush. Kredit: Google.

 

Tým Google využil pro první přesnou kvantovou simulaci chemické reakce jejich vlastní kvantový procesor Sycamore, který tvoří celkem 54 qubitů. Tento procesor se loni stal předmětem tahanic mezi Google a IBM o Kvantovou nadvládu (Quantum Supremacy), kterou si Google nárokovali a IBM s tím nesouhlasili. Stručně řečeno, podle Google Sycamore řeší určité úlohy jako ďábel, podle IBM spíš podobně jako dnešní top superpočítače.

 

Kvantový chip Sycamore. Kredit: Google / Arute at al. (2019), Nature.
Kvantový chip Sycamore. Kredit: Google / Arute at al. (2019), Nature.

 

V Google simulovali vazebnou energii řetězců atomů vodíku a molekulu diazenu (diimidu), kterou tvoří dva atomy dusíku a dva atomy vodíku. V simulaci tato molekula podstoupila izomerickou reakci, během které se atomy molekuly v podobě jednoho z izomerů uspořádaly v konfiguraci druhého izomeru. Výsledky kvantové simulace souhlasí s tím, co s diazenem spočítaly klasické počítače.

 

Jak uvádí Ryan Babbush z Google, simulovaná reakce je poměrně jednoduchá a nebylo vlastně nutné použít kvantovou simulaci. Přesto je to podle něj zásadní krok směrem k široce využívaným kvantovým výpočtům. Simulace složitějších chemických reakcí budou závislé především na počtu dostupných qubitů, plus dílčí úpravy výpočtů. Jednoduše řečeno, čím větší molekuly v reakcích, tím více bude nutné použít qubitů. Babbush věří, že jednou bude možné vyvíjet nové molekuly právě díky kvantovým simulacím.

 

Video: Simulating Chemistry on Realistic Quantum Computers

 

Video: Q2B 2019 | Quantum Applications Development at Google | Ryan Babbush | Google AI

 

Literatura

New Scientist 27. 8. 2020.

Science 369: 1084–1089.

Datum: 29.08.2020
Tisk článku

Kvantový moment - Crease Robert P., Goldhaber Alfred Scharff
 
 
cena původní: 350 Kč
cena: 294 Kč
Kvantový moment
Crease Robert P., Goldhaber Alfred Scharff
Související články:

Švýcarští vědci zvládli rekordní simulaci 45-qubitových kvantových výpočtů     Autor: Stanislav Mihulka (06.07.2017)
Kvantové závody: IBM hlásí významný úspěch     Autor: Stanislav Mihulka (14.11.2017)
IBM postavili nejvýkonnější kvantový počítač s 53 qubity     Autor: Stanislav Mihulka (21.09.2019)



Diskuze:




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace