Los Alamos dan QC Ware memodelkan oksida besi dengan pepenjuruan berasaskan sampel pada perkakasan IBM
Pracetak LANL dan QC Ware memperoleh keadaan asas model FeO dan Fe2O2 melalui pepenjuruan kuantum berasaskan sampel pada ibm_miami, apabila VQE sahaja tidak mencukupi.
Halaman ini diterjemahkan daripada bahasa Inggeris. Nama syarikat dan produk serta pautan sumber kekal tidak berubah. Baca versi asal dalam bahasa Inggeris
Penyelidik di Los Alamos National Laboratory dan syarikat perisian kuantum QC Ware telah menunjukkan cara kaedah hibrid kuantum-klasik menangani model kecil oksida besi, satu kelas bahan yang sukar dimodelkan dengan simulasi konvensional. Dalam pracetak Towards Quantum Computation of Bulk FeO yang diterbitkan pada 26 Oktober, enam pengarang mengkaji molekul FeO dan dimer rombus Fe₂O₂ menggunakan pepenjuruan tepat klasik, Variational Quantum Eigensolver (VQE) dan pepenjuruan kuantum berasaskan sampel (Sample-based Quantum Diagonalization, SQD).
Apa yang diumumkan
Pengarang kertas kerja ini terdiri daripada lima penyelidik Los Alamos dan seorang dari QC Ware. Menurut abstraknya, VQE sahaja tidak mencapai ketepatan kimia bagi keadaan asas kedua-dua molekul. Sebaliknya, SQD dengan dua "petala kesalinghubungan" memperoleh tenaga keadaan asas yang tepat bagi kedua-duanya, dengan sumber pengkomputeran kuantum yang menurut pengarang sangat sedikit. Kaedah ini menghasilkan semula keadaan asas kuintet FeO yang diketahui daripada eksperimen dan menemui keadaan asas nonet bagi Fe₂O₂.
Butiran teknikal
Quantum Computing Report menerangkan aliran kerjanya. Pasukan membina Hamiltonian ikatan ketat d–p berbilang orbital daripada fungsi Wannier setempat yang diperoleh daripada pengiraan teori fungsian ketumpatan. Litar menggunakan ansatz Local Unitary Cluster Jastrow (LUCJ) satu lapisan dengan kesalinghubungan jiran terdekat, sekali gus mengelakkan beban get SWAP bukan setempat. Untuk mengelakkan "dataran tandus" (barren plateaus), parameter litar dioptimumkan dalam simulasi klasik, dan pemproses kuantum kemudian digunakan hanya untuk mensampel konfigurasi elektronik.
Eksperimen dijalankan pada sistem ibm_miami milik IBM Quantum. Menurut QCR, FeO dimodelkan dengan 12 elektron dalam 16 orbital spin (16 kubit) dengan enam kejadian selari merangkumi 96 kubit, dan Fe₂O₂ dengan 24 elektron dalam 32 orbital spin (32 kubit) dengan tiga kejadian selari. Rentetan bit yang terhasil ditapis mengikut bilangan zarah yang betul, dikembangkan melalui unsur Hamiltonian bukan sifar, dan masalah lebih kecil yang terhasil dipepenjurukan secara klasik.
Menurut QCR, VQE mentah meninggalkan ralat berterusan kira-kira 173 meV bagi FeO, melebihi ambang ketepatan kimia 43 meV. Dengan dua petala kesalinghubungan, SQD memperoleh keadaan kuintet FeO yang diperhatikan secara eksperimen dalam subruang termampat 184 penentu dan memberikan tenaga pengujaan kira-kira 2167 cm⁻¹.
Mengapa ia penting
FeO pukal ialah contoh klasik bahan berkorelasi kuat: QCR menyatakan bahawa teori fungsian ketumpatan piawai tersilap meramalkannya sebagai logam, sedangkan ia sebenarnya penebat. Abstrak menekankan bahawa bahan berasaskan besi penting bagi geologi dan astrofizik serta terkenal sukar dikira secara klasik. Kerja ini juga selari dengan trend yang lebih luas: menggunakan pemproses bising masa kini sebagai penjana sampel dalam saluran yang sebahagian besarnya klasik, dan bukannya menyerahkan keseluruhan pengiraan kepadanya.
Perkara untuk diperhatikan
Kerja ini ialah pracetak dan belum disemak rakan setara. Molekul yang dikaji hanyalah pengganti kecil bagi sasaran sebenar. Menurut QCR, para pengarang menggariskan laluan ke arah FeO pukal berkala dengan mengagihkan pengiraan SQD ke titik-titik dalam ruang momentum kristal; itulah ujian sebenar sama ada pendekatan ini boleh diskalakan kepada pepejal.
Sumber
Fakta di halaman ini diambil daripada sumber di bawah, diperoleh oleh DesignQuantum.