Los Alamos ve QC Ware, IBM donanımında örnekleme tabanlı köşegenleştirmeyle demir oksitleri modelledi
LANL ve QC Ware'in ön baskısı, yalnızca VQE'nin yetersiz kaldığı durumda ibm_miami üzerinde örnekleme tabanlı kuantum köşegenleştirmeyle FeO ve Fe2O2 modellerinin temel durumlarını elde ediyor.
Bu sayfa İngilizceden çevrilmiştir. Şirket ve ürün adları ile kaynak bağlantıları değiştirilmemiştir. Orijinalini İngilizce okuyun
Los Alamos National Laboratory ve kuantum yazılım şirketi QC Ware'deki araştırmacılar, hibrit bir kuantum-klasik yöntemin, geleneksel simülasyonla modellenmesi zor bir malzeme sınıfı olan demir oksitlerin küçük modelleriyle nasıl başa çıktığını gösterdi. 26 Ekim'de yayımlanan Towards Quantum Computation of Bulk FeO başlıklı ön baskıda altı yazar, FeO molekülünü ve eşkenar dörtgen Fe₂O₂ dimerini klasik tam köşegenleştirme, Variational Quantum Eigensolver (VQE) ve örnekleme tabanlı kuantum köşegenleştirme (Sample-based Quantum Diagonalization, SQD) ile inceliyor.
Duyurulan
Makalenin yazarları arasında Los Alamos'tan beş, QC Ware'den bir araştırmacı yer alıyor. Özete göre VQE tek başına iki molekülün de temel durumu için kimyasal doğruluğa ulaşamadı. Buna karşılık iki "bağlantı kabuğu" ile çalıştırılan SQD, her ikisinin de tam temel durum enerjisini elde etti; yazarlara göre bunu şaşırtıcı derecede az kuantum hesaplama kaynağıyla yaptı. Yöntem, FeO'nun deneysel olarak bilinen kuintet temel durumunu yeniden üretti ve Fe₂O₂ için nonet bir temel durum buldu.
Teknik ayrıntılar
Quantum Computing Report iş akışını anlatıyor. Ekip, yoğunluk fonksiyoneli teorisi hesaplarından elde edilen yerelleştirilmiş Wannier fonksiyonlarından çok orbitalli d–p sıkı bağlanma Hamiltonyenleri oluşturdu. Devrelerde, en yakın komşu bağlantısına sahip tek katmanlı bir Local Unitary Cluster Jastrow (LUCJ) ansatz'ı kullanıldı; bu da yerel olmayan SWAP kapılarının ek yükünü ortadan kaldırıyor. "Çorak platolardan" (barren plateaus) kaçınmak için devre parametreleri klasik simülasyonda optimize edildi ve kuantum işlemci ardından yalnızca elektronik konfigürasyonları örneklemek için kullanıldı.
Deneyler IBM Quantum'un ibm_miami sisteminde yürütüldü. QCR'ye göre FeO, 16 spin-orbitalde 12 elektronla (16 kübit) ve 96 kübite yayılan altı paralel örnekle; Fe₂O₂ ise 32 spin-orbitalde 24 elektronla (32 kübit) ve üç paralel örnekle modellendi. Elde edilen bit dizileri doğru parçacık sayısına göre filtrelendi, Hamiltonyenin sıfır olmayan elemanları üzerinden genişletildi ve ortaya çıkan daha küçük problem klasik olarak köşegenleştirildi.
QCR'ye göre ham VQE, FeO için yaklaşık 173 meV'luk kalıcı bir hata bıraktı; bu, 43 meV'luk kimyasal doğruluk eşiğinin üzerinde. İki bağlantı kabuğuyla SQD, FeO'nun deneysel olarak gözlenen kuintet durumunu 184 determinantlık sıkıştırılmış bir alt uzayda elde etti ve yaklaşık 2167 cm⁻¹'lik bir uyarılma enerjisi verdi.
Neden önemli
Hacimli FeO, güçlü korelasyonlu malzemelerin ders kitabı örneğidir: QCR'nin belirttiği gibi standart yoğunluk fonksiyoneli teorisi, aslında yalıtkan olan bu malzemeyi yanlışlıkla metal olarak öngörür. Özet, demir bazlı malzemelerin jeoloji ve astrofizik açısından önemli olduğunu ve klasik hesaplamalarla zor modellendiğini vurguluyor. Çalışma daha geniş bir eğilime de uyuyor: günümüzün gürültülü işlemcilerine tüm hesaplamayı yüklemek yerine onları büyük ölçüde klasik bir hattın içinde örnekleme üreteci olarak kullanmak.
İzlenmesi gerekenler
Çalışma bir ön baskı ve hakem değerlendirmesinden geçmedi. İncelenen moleküller, asıl hedefin yalnızca küçük temsilcileri. QCR'ye göre yazarlar, SQD hesaplamalarını kristalin momentum uzayındaki noktalara dağıtarak periyodik hacimli FeO'ya uzanan bir yol çiziyor; yaklaşımın katılara ölçeklenip ölçeklenmediğinin asıl sınavı bu olacak.
Kaynaklar
Bu sayfadaki bilgiler, aşağıdaki kaynaklardan alınmış ve DesignQuantum tarafından derlenmiştir.