一種新的量子計算機協(xié)議可以再現(xiàn)量子材料的復(fù)雜動力學(xué)。
RIKEN 研究人員創(chuàng)建了一種混合量子計算算法，可以有效計算復(fù)雜材料中的原子級相互作用。這項創(chuàng)新使使用更小的量子計算機或傳統(tǒng)的量子計算機來研究凝聚態(tài)物理和量子化學(xué)成為可能，為這些領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)鋪平了道路。
RIKEN 研究人員開發(fā)了一種量子計算算法，可用于高效準(zhǔn)確地計算復(fù)雜材料中的原子級相互作用。它有可能使人們對凝聚態(tài)物理和量子化學(xué)的理解達到前所未有的水平——這是杰出物理學(xué)家理查德·費曼 (Richard Feynman) 于 1981 年首次提出的量子計算機的應(yīng)用。
量子比特是量子計算機的基石，本質(zhì)上是受量子物理定律支配的微型系統(tǒng)，例如納米晶體或超導(dǎo)電路。與傳統(tǒng)計算機中使用的位可以是一或零不同，量子位可以同時具有多個值。正是量子比特的這種特性賦予了量子計算機在速度方面的優(yōu)勢。
一種非常規(guī)的計算方式還需要從新的角度看待如何有效地處理數(shù)據(jù)，以解決傳統(tǒng)計算機難以解決的問題。
一個值得注意的例子是所謂的時間演化算子。“時間演化算子是描述量子材料復(fù)雜行為的巨大數(shù)字網(wǎng)格，”RIKEN 量子計算中心的 Kaoru Mizuta 解釋道。“它們非常重要，因為它們?yōu)榱孔佑嬎銠C提供了非常實用的應(yīng)用——更好地理解量子化學(xué)和固體物理學(xué)。”
迄今為止展示的原型量子計算機已經(jīng)使用一種稱為 Trotterization 的相對簡單的技術(shù)實現(xiàn)了時間演化算子。但 Trotterization 被認(rèn)為不適合未來的量子計算機，因為它需要大量的量子門，因此需要大量的計算時間。因此，研究人員一直在努力創(chuàng)建使用更少量子門的精確量子模擬的量子算法。
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