突破!新算法再次提升量子計算機的計算能力

Chloe Ma
美國能源部艾姆斯實驗室的一組科學家開發(fā)了計算量子算法,能夠對量子系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性進行高效和高度精確的模擬。這些算法對復雜材料的物理和化學有了更深入的了解,它們將在現有和即將到來的量子計算機上工作。

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美國能源部艾姆斯實驗室的一組科學家開發(fā)了計算量子算法,能夠對量子系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性進行高效和高度精確的模擬。這些算法對復雜材料的物理和化學有了更深入的了解,它們將在現有和即將到來的量子計算機上工作。

科學家利用先進計算機的力量來加速凝聚態(tài)物理學的發(fā)現,對復雜量子力學以及它們如何在超短的時間內發(fā)生變化進行建模。目前的高性能計算機可以對非常簡單的小型量子系統(tǒng)的屬性進行建模,但更大或更復雜的系統(tǒng)會迅速擴大計算數量,這減緩了計算的速度。

新的算法通過自適應地生成,然后調整計算機需要做出的“有根據的猜測”的數量和種類,準確描述出系統(tǒng)的最低能量狀態(tài),從而挖掘現有量子計算機的能力。這些算法是可擴展的,這使它們能夠用現有的“有噪聲”(脆弱和容易出錯)的量子計算機以及它們將來的迭代來準確地模擬更大的系統(tǒng)。

“對自旋和分子系統(tǒng)進行精確建模只是目標的第一部分,”科學家說,“在應用中,我們看到這被用來解決復雜的材料科學問題。憑借這兩種算法的能力,我們可以指導實驗者控制材料的特性,如磁性、超導性、化學反應和光能轉換。”

科學家總結:"我們的長期目標是達到材料的‘量子優(yōu)勢’,即利用量子計算來實現今天任何超級計算機都無法實現的能力。”

該研究論文題為"Adaptive Variational Quantum Dynamics Simulations",已發(fā)表在PRX QUANTUM期刊上。

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