Los Alamos dan QC Ware memodelkan oksida besi dengan diagonalisasi berbasis sampel pada perangkat keras IBM
Pracetak LANL dan QC Ware memperoleh keadaan dasar model FeO dan Fe2O2 dengan diagonalisasi kuantum berbasis sampel di ibm_miami, saat VQE saja tidak memadai.
Halaman ini diterjemahkan dari bahasa Inggris. Nama perusahaan dan produk serta tautan sumber tidak diubah. Baca versi asli dalam bahasa Inggris
Peneliti di Los Alamos National Laboratory dan perusahaan perangkat lunak kuantum QC Ware menunjukkan bagaimana metode hibrida kuantum-klasik menangani model kecil oksida besi, golongan material yang sulit dimodelkan dengan simulasi konvensional. Dalam pracetak Towards Quantum Computation of Bulk FeO yang terbit 26 Oktober, enam penulis mempelajari molekul FeO dan dimer belah ketupat Fe₂O₂ menggunakan diagonalisasi eksak klasik, Variational Quantum Eigensolver (VQE), dan diagonalisasi kuantum berbasis sampel (Sample-based Quantum Diagonalization, SQD).
Apa yang diumumkan
Penulis makalah terdiri atas lima peneliti dari Los Alamos dan satu dari QC Ware. Menurut abstraknya, VQE saja tidak mencapai akurasi kimia untuk keadaan dasar kedua molekul. Sebaliknya, SQD dengan dua "kulit konektivitas" memperoleh energi keadaan dasar yang eksak untuk keduanya, dengan sumber daya komputasi kuantum yang menurut penulis sangat sedikit. Metode ini mereproduksi keadaan dasar kuintet FeO yang diketahui dari eksperimen dan menemukan keadaan dasar nonet untuk Fe₂O₂.
Detail teknis
Quantum Computing Report menjelaskan alur kerjanya. Tim membangun Hamiltonian ikatan ketat d–p multiorbital dari fungsi Wannier terlokalisasi yang diperoleh dari perhitungan teori fungsional kerapatan. Sirkuitnya memakai ansatz Local Unitary Cluster Jastrow (LUCJ) satu lapis dengan konektivitas tetangga terdekat, sehingga menghindari beban gerbang SWAP nonlokal. Untuk menghindari "dataran tandus" (barren plateaus), parameter sirkuit dioptimalkan dalam simulasi klasik, lalu prosesor kuantum hanya digunakan untuk mengambil sampel konfigurasi elektronik.
Eksperimen dijalankan pada sistem ibm_miami milik IBM Quantum. Menurut QCR, FeO dimodelkan dengan 12 elektron dalam 16 spin-orbital (16 qubit) dengan enam instans paralel yang mencakup 96 qubit, dan Fe₂O₂ dengan 24 elektron dalam 32 spin-orbital (32 qubit) dengan tiga instans paralel. String bit yang dihasilkan disaring berdasarkan jumlah partikel yang benar, diperluas melalui elemen Hamiltonian yang tidak nol, dan masalah yang lebih kecil hasilnya didiagonalisasi secara klasik.
Menurut QCR, VQE mentah menyisakan galat persisten sekitar 173 meV untuk FeO, di atas ambang akurasi kimia 43 meV. Dengan dua kulit konektivitas, SQD memperoleh keadaan kuintet FeO yang teramati secara eksperimen dalam subruang terkompresi berisi 184 determinan dan menghasilkan energi eksitasi sekitar 2167 cm⁻¹.
Mengapa ini penting
FeO curah adalah contoh klasik material berkorelasi kuat: QCR mencatat bahwa teori fungsional kerapatan standar keliru memprediksinya sebagai logam, padahal sebenarnya isolator. Abstrak menekankan bahwa material berbasis besi penting bagi geologi dan astrofisika serta dikenal sulit dihitung secara klasik. Karya ini juga sejalan dengan tren yang lebih luas: memanfaatkan prosesor bising saat ini sebagai penghasil sampel di dalam alur yang sebagian besar klasik, alih-alih membebaninya dengan seluruh perhitungan.
Yang perlu diperhatikan
Karya ini adalah pracetak dan belum ditelaah sejawat. Molekul yang dipelajari hanyalah pengganti kecil dari target sebenarnya. Menurut QCR, para penulis menguraikan jalan menuju FeO curah periodik dengan membagi perhitungan SQD ke titik-titik di ruang momentum kristal; itulah ujian sesungguhnya apakah pendekatan ini dapat diskalakan ke zat padat.
Sumber
Fakta di halaman ini berasal dari sumber-sumber di bawah ini, yang dihimpun oleh DesignQuantum.