Los Alamos na QC Ware waiga oksidi za chuma kwa diagonalization inayotegemea sampuli kwenye vifaa vya IBM
Chapisho la awali la LANL na QC Ware linapata hali za msingi za modeli za FeO na Fe2O2 kwa diagonalization ya kwantamu inayotegemea sampuli kwenye ibm_miami, pale VQE peke yake haikutosha.
Ukurasa huu umetafsiriwa kutoka Kiingereza. Majina ya kampuni na bidhaa pamoja na viungo vya vyanzo hayajabadilishwa. Soma asili kwa Kiingereza
Watafiti wa Los Alamos National Laboratory na kampuni ya programu za kwantamu QC Ware wameonyesha jinsi mbinu mseto ya kwantamu na kawaida (classical) inavyoshughulikia modeli ndogo za oksidi za chuma, kundi la nyenzo ambalo ni vigumu kuliiga kwa mbinu za kawaida. Katika chapisho la awali Towards Quantum Computation of Bulk FeO lililotolewa tarehe 26 Oktoba, waandishi sita wanachunguza molekuli ya FeO na dimer ya umbo la rombasi Fe₂O₂ kwa kutumia diagonalization kamili ya kawaida, Variational Quantum Eigensolver (VQE) na diagonalization ya kwantamu inayotegemea sampuli (Sample-based Quantum Diagonalization, SQD).
Kilichotangazwa
Waandishi wa makala ni watafiti watano wa Los Alamos na mmoja wa QC Ware. Kwa mujibu wa muhtasari, VQE peke yake haikufikia usahihi wa kikemia kwa hali ya msingi ya molekuli yoyote kati ya hizo mbili. Kinyume chake, SQD yenye "maganda mawili ya muunganiko" ilipata nishati kamili ya hali ya msingi kwa zote mbili, kwa kutumia rasilimali za kompyuta ya kwantamu ambazo waandishi wanasema ni chache kwa kushangaza. Mbinu hiyo ilizalisha upya hali ya msingi ya quintet ya FeO inayojulikana kutokana na majaribio na ikapata hali ya msingi ya nonet kwa Fe₂O₂.
Maelezo ya kiufundi
Quantum Computing Report inaeleza mtiririko wa kazi. Timu ilijenga Hamiltonian za tight-binding za d–p zenye obiti nyingi kutoka kwa fanksheni za Wannier zilizojanibishwa, zilizopatikana kwa hesabu za nadharia ya fankshenali ya msongamano (DFT). Saketi zilitumia ansatz ya Local Unitary Cluster Jastrow (LUCJ) yenye tabaka moja na muunganiko wa majirani wa karibu, hivyo kuepuka mzigo wa geti za SWAP zisizo za karibu. Ili kuepuka "nyanda tasa" (barren plateaus), vigezo vya saketi viliboreshwa katika uigaji wa kawaida, kisha prosesa ya kwantamu ikatumika tu kuchukua sampuli za mipangilio ya elektroni.
Majaribio yalifanyika kwenye mfumo wa ibm_miami wa IBM Quantum. Kwa mujibu wa QCR, FeO iliigwa kwa elektroni 12 katika spin-obiti 16 (kubiti 16) na nakala sita sambamba zilizotumia kubiti 96, na Fe₂O₂ kwa elektroni 24 katika spin-obiti 32 (kubiti 32) na nakala tatu sambamba. Mfuatano wa biti uliopatikana ulichujwa kwa idadi sahihi ya chembe, ukapanuliwa kupitia vipengele visivyo sifuri vya Hamiltonian, na tatizo dogo lililotokana likafanyiwa diagonalization kwa kompyuta ya kawaida.
Kwa mujibu wa QCR, VQE ghafi iliacha hitilafu inayoendelea ya takriban meV 173 kwa FeO, juu ya kiwango cha usahihi wa kikemia cha meV 43. Kwa maganda mawili ya muunganiko, SQD ilipata hali ya quintet ya FeO inayoonekana kwa majaribio ndani ya nafasi-ndogo iliyobanwa ya determinanti 184 na ikatoa nishati ya msisimko ya takriban 2167 cm⁻¹.
Kwa nini ni muhimu
FeO ya wingi ni mfano wa kawaida wa nyenzo zenye uhusiano mkubwa wa elektroni: QCR inabainisha kuwa nadharia ya kawaida ya fankshenali ya msongamano hutabiri kimakosa kuwa ni metali, ilhali kwa kweli ni kihami. Muhtasari unasisitiza kuwa nyenzo za msingi wa chuma ni muhimu kwa jiolojia na astrofizikia na zinajulikana kuwa vigumu kukokotolewa kwa mbinu za kawaida. Kazi hii pia inaendana na mwelekeo mpana zaidi: kutumia prosesa za leo zenye kelele kama vizalishaji vya sampuli ndani ya mfumo ambao kwa kiasi kikubwa ni wa kawaida, badala ya kuzipa hesabu nzima.
Mambo ya kufuatilia
Kazi hii ni chapisho la awali na haijapitiwa na wataalamu wenzao. Molekuli zilizochunguzwa ni wawakilishi wadogo tu wa lengo halisi. Kwa mujibu wa QCR, waandishi wanaeleza njia ya kufikia FeO ya wingi yenye mpangilio wa kujirudia kwa kugawa hesabu za SQD kwenye nukta katika nafasi ya momentamu ya fuwele; huo ndio utakuwa mtihani halisi wa iwapo mbinu hii inaweza kupanuliwa hadi kwenye yabisi.
Vyanzo
Taarifa kwenye ukurasa huu zinatokana na vyanzo vilivyo hapa chini, vilivyokusanywa na DesignQuantum.