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。
