لاس الاموس اور QC Ware نے IBM ہارڈویئر پر نمونہ جاتی ڈائیگونلائزیشن سے آئرن آکسائیڈز کا ماڈل بنایا
LANL اور QC Ware کا پری پرنٹ ibm_miami پر نمونہ جاتی کوانٹم ڈائیگونلائزیشن سے FeO اور Fe2O2 ماڈلز کی گراؤنڈ اسٹیٹ حاصل کرتا ہے، جہاں صرف VQE کافی نہیں تھا۔
یہ صفحہ انگریزی سے ترجمہ کیا گیا ہے۔ کمپنیوں اور مصنوعات کے نام اور ماخذ کے روابط تبدیل نہیں کیے گئے۔ اصل متن انگریزی میں پڑھیں
Los Alamos National Laboratory اور کوانٹم سافٹ ویئر کمپنی QC Ware کے محققین نے دکھایا ہے کہ ایک ہائبرڈ کوانٹم-کلاسیکل طریقہ آئرن آکسائیڈز کے چھوٹے ماڈلز کو کیسے سنبھالتا ہے، جو ایسے مادوں کی قسم ہے جن کا روایتی سمیولیشن سے ماڈل بنانا مشکل ہے۔ 26 اکتوبر کو شائع ہونے والے پری پرنٹ Towards Quantum Computation of Bulk FeO میں چھ مصنفین FeO مالیکیول اور معین شکل کے Fe₂O₂ ڈائمر کا مطالعہ کلاسیکل ایگزیکٹ ڈائیگونلائزیشن، Variational Quantum Eigensolver (VQE) اور نمونہ جاتی کوانٹم ڈائیگونلائزیشن (Sample-based Quantum Diagonalization، SQD) کے ذریعے کرتے ہیں۔
کیا اعلان کیا گیا
مقالے کے مصنفین میں لاس الاموس کے پانچ اور QC Ware کا ایک محقق شامل ہے۔ خلاصے کے مطابق صرف VQE دونوں میں سے کسی بھی مالیکیول کی گراؤنڈ اسٹیٹ کے لیے کیمیائی درستگی تک نہیں پہنچا۔ اس کے برعکس، دو "رابطہ خول" والے SQD نے دونوں کی درست گراؤنڈ اسٹیٹ توانائی حاصل کی، اور مصنفین کے مطابق اس کے لیے حیرت انگیز طور پر کم کوانٹم کمپیوٹنگ وسائل درکار ہوئے۔ اس طریقے نے تجربات سے معلوم FeO کی کوئنٹیٹ گراؤنڈ اسٹیٹ دہرائی اور Fe₂O₂ کے لیے نونیٹ گراؤنڈ اسٹیٹ دریافت کی۔
تکنیکی تفصیلات
Quantum Computing Report طریقۂ کار بیان کرتا ہے۔ ٹیم نے ڈینسٹی فنکشنل تھیوری (DFT) کے حسابات سے حاصل مقامی Wannier فنکشنز سے کثیر مداری d–p ٹائٹ بائنڈنگ ہیملٹونین بنائے۔ سرکٹس میں صرف قریب ترین ہمسایہ رابطے والا ایک تہی Local Unitary Cluster Jastrow (LUCJ) اینساٹز استعمال ہوا، جس سے غیر مقامی SWAP گیٹس کا اضافی بوجھ ختم ہو گیا۔ "بنجر سطح مرتفع" (barren plateaus) سے بچنے کے لیے سرکٹ کے پیرامیٹرز کلاسیکل سمیولیشن میں بہتر کیے گئے، اور پھر کوانٹم پروسیسر صرف الیکٹرانی ترتیبوں کے نمونے لینے کے لیے استعمال ہوا۔
تجربات IBM Quantum کے ibm_miami نظام پر کیے گئے۔ QCR کے مطابق FeO کا ماڈل 16 اسپن مداروں میں 12 الیکٹرانوں (16 کیوبٹس) سے بنایا گیا، جس کی چھ متوازی مثالیں 96 کیوبٹس پر چلیں، اور Fe₂O₂ کا 32 اسپن مداروں میں 24 الیکٹرانوں (32 کیوبٹس) سے، تین متوازی مثالوں کے ساتھ۔ حاصل شدہ بٹ اسٹرنگز کو درست ذرّاتی تعداد کے مطابق چھانا گیا، ہیملٹونین کے غیر صفر عناصر کے ذریعے پھیلایا گیا، اور نتیجے میں بننے والے چھوٹے مسئلے کو کلاسیکل طور پر ڈائیگونلائز کیا گیا۔
QCR کے مطابق خام VQE نے FeO کے لیے تقریباً 173 meV کی مستقل غلطی چھوڑی، جو 43 meV کی کیمیائی درستگی کی حد سے زیادہ ہے۔ دو رابطہ خولوں کے ساتھ SQD نے 184 ڈیٹرمیننٹس کے ایک سکڑے ہوئے ذیلی فضا میں FeO کی تجرباتی طور پر مشاہدہ شدہ کوئنٹیٹ حالت حاصل کی اور تقریباً 2167 cm⁻¹ کی ہیجانی توانائی دی۔
یہ کیوں اہم ہے
بلک FeO مضبوط باہمی تعلق والے مادوں کی درسی مثال ہے: QCR کے مطابق معیاری ڈینسٹی فنکشنل تھیوری غلطی سے اسے دھات بتاتی ہے، حالانکہ یہ دراصل غیر موصل ہے۔ خلاصہ اس بات پر زور دیتا ہے کہ لوہے پر مبنی مادے ارضیات اور فلکی طبیعیات کے لیے اہم ہیں اور کلاسیکل حساب میں مشکل سمجھے جاتے ہیں۔ یہ کام ایک وسیع تر رجحان سے بھی ہم آہنگ ہے: آج کے شور زدہ پروسیسرز کو پورا حساب سونپنے کے بجائے انہیں زیادہ تر کلاسیکل پائپ لائن کے اندر نمونہ ساز کے طور پر استعمال کرنا۔
آگے کیا دیکھنا ہے
یہ کام ایک پری پرنٹ ہے اور اس کا ہم مرتبہ جائزہ نہیں ہوا۔ زیرِ مطالعہ مالیکیول اصل ہدف کے محض چھوٹے نمائندے ہیں۔ QCR کے مطابق مصنفین کرسٹل کی معیارِ حرکت کی فضا (مومینٹم اسپیس) کے نقاط پر SQD حسابات تقسیم کر کے متواتر بلک FeO تک پہنچنے کا راستہ بیان کرتے ہیں؛ یہی اصل امتحان ہوگا کہ آیا یہ طریقہ ٹھوس مادوں تک بڑھایا جا سکتا ہے۔
ذرائع
اس صفحے پر دی گئی معلومات درج ذیل ذرائع سے لی گئی ہیں، جنہیں DesignQuantum نے حاصل کیا ہے۔