การคำนวณควอนตัม: ถึงเวลาสร้างชุมชนควอนตัมแล้ว

การคำนวณควอนตัม: ถึงเวลาสร้างชุมชนควอนตัมแล้ว เครดิตฟรี การคำนวณหรือการประมวลผลข้อมูลได้กลายเป็นที่แพร่หลายในสังคมของเรา มองไปทางไหนก็มีผลกระทบต่อชีวิตของเรา ตั้งแต่การทำให้งานประจำวัน เช่น การสื่อสารง่ายขึ้น ไปจนถึงการเปิดช่องทางใหม่ในการสำรวจ และช่วยให้เราสามารถแก้ปัญหาที่เราไม่เคยคาดฝันมาก่อน คำนวณเป็นอยู่โดยทั่วไปในโทรศัพท์ของคุณหรือแล็ปท็อปหรือเว็บเซิร์ฟเวอร์อยู่บนพื้นฐานของการประมวลผลข้อมูลที่นักฟิสิกส์มักจะหมายถึงว่าคลาสสิก สำหรับส่วนของ 20 THศตวรรษกลควอนตัมผลกระทบในระบบเหล่านี้ได้รับการยกย่องว่าเป็นความเจ็บปวดและความรำคาญที่มีศักยภาพ สิ่งนี้เกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กในชื่อเดียวกัน ทำให้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือน้อยกว่าอุดมคติแบบคลาสสิก และกลศาสตร์ควอนตัมถือเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดเสียงรบกวนซึ่งไม่สามารถขจัดออกไปได้ สล็อต ผลกระทบของความไม่สมบูรณ์แบบทางกลควอนตัมนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อกฎของมัวร์ยังคงขยายขนาดต่อไป เมื่อเราไปถึงความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ด้วยขนาดลักษณะเฉพาะที่ลำดับของชั้นอะตอม อุโมงค์ควอนตัมและความร้อนจะนำไปสู่การคำนวณที่ไม่สามารถแก้ไขได้ ดังนั้น ถ้ากฎของมัวร์ถูกจำกัดโดยพื้นฐานโดยฟิสิกส์ควอนตัม เราจะผลักดันขอบเขตของการคำนวณต่อไปได้อย่างไร ชายแดนต่อไปคืออะไร?วันนี้ เรากำลังวางรากฐานโดยเชิญผู้ที่สนใจสร้างอัลกอริธึมและทำการทดลองกับโปรเซสเซอร์ควอนตัมของ IBM เล่นกับควอนตัมบิต (qubits) แต่ละตัว– …

วิธีการวัดพลังงานของโมเลกุลโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม

วิธีการวัดพลังงานของโมเลกุลโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม เครดิตฟรี การจำลองโมเลกุลบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมทำได้ง่ายขึ้นมากด้วยฮาร์ดแวร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดของไอบีเอ็ม ในบทความวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์ในNature , Variational Quantum Eigensolver สำหรับโมเลกุลขนาดเล็กและแม่เหล็กควอนตัมเราใช้อัลกอริธึมควอนตัมใหม่ที่มีความสามารถในการคำนวณสถานะพลังงานต่ำสุดของโมเลกุลขนาดเล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการทำแผนที่โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของออร์บิทัลของโมเลกุลบนเซตย่อยของตัวประมวลผลควอนตัมเจ็ดคิวบิตที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์ของเรา เราได้ศึกษาโมเลกุลที่ยังไม่เคยสำรวจมาก่อนด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งรวมถึงลิเธียมไฮไดรด์ (LiH) และเบริลเลียมไฮไดรด์ (BeH 2)). การเข้ารหัสเฉพาะจากออร์บิทัลถึงคิวบิตที่ศึกษาในงานนี้สามารถใช้เพื่อทำให้การจำลองของโมเลกุลที่ใหญ่กว่านั้นง่ายขึ้น และเราคาดหวังโอกาสในการสำรวจการจำลองที่ใหญ่กว่านี้ในอนาคต เมื่อกำลังคำนวณควอนตัม (หรือ ” ปริมาตรควอนตัม “) ของ IBM Q ระบบได้เพิ่มขึ้น สล็อต ในขณะที่ BeH …

ถอดรหัสโมเลกุลด้วยฮาร์ดแวร์ควอนตัมที่เหมาะสม

ถอดรหัสโมเลกุลด้วยฮาร์ดแวร์ควอนตัมที่เหมาะสม เครดิตฟรี ในการแสวงหาการจำลองพฤติกรรมของเอนทิตีเคมีอย่างแม่นยำ คอมพิวเตอร์ควอนตัมได้รับการคาดหวังให้มีความได้เปรียบเหนือกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบคลาสสิกอย่างมีนัยสำคัญ แต่ด้วยเหตุนี้ อัลกอริธึมและสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์จึงต้องได้รับการปรับแต่งให้เข้ากับงานเฉพาะที่อยู่ในมือ ในความร่วมมือกับผู้เขียนร่วมที่เป็นพันธมิตรกับทั้ง Forschungszentrum Juelich และ RWTH Aachen University ทีมงานของเราที่IBM Research-Zurich ได้กำหนดวิธีที่เกทสองคิวบิตแบบแลกเปลี่ยนเป็นหนทางที่มีแนวโน้มมากในการคำนวณคุณสมบัติของโมเลกุล สล็อต ความก้าวหน้าทางวัสดุศาสตร์เป็นหนึ่งในตัวขับเคลื่อนหลักของการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีในโลกสมัยใหม่ การทำความเข้าใจการทำงานภายในของโมเลกุลที่ประกอบเป็นวัสดุเหล่านั้นเป็นกุญแจสำคัญในการออกแบบยาที่ดีขึ้น อาหารเพื่อสุขภาพ หรือแบตเตอรี่ที่ประหยัดพลังงานมากขึ้น เพื่อยกตัวอย่างบางส่วน แม้ว่าสมการทางกลควอนตัมที่ควบคุมพฤติกรรมของเอนทิตีระดับโมเลกุลจะเป็นที่รู้จักมานานหลายทศวรรษแล้ว การแก้ปัญหาเหล่านี้ยังคงเป็นความท้าทายที่ร้ายแรง แม้กระทั่งสำหรับคอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุดของเราในปัจจุบันด้วยการถือกำเนิดของการคำนวณควอนตัม การแก้ปัญหานี้อาจเป็นเพียงความเข้าใจ ความจริงที่ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมอาศัยการจัดการสถานะควอนตัมของหน่วยที่เล็กที่สุดที่เรียกว่า qubits ทำให้พวกมันเหมาะสมกว่าโดยธรรมชาติในการจำลองระบบกลไกควอนตัมเช่นโมเลกุลแต่ด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีเสียงดังในระยะสั้น วิธีการต่างๆ …

IBM และ Daimler ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อพัฒนาแบตเตอรี่ยุคหน้า

IBM และ Daimler ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อพัฒนาแบตเตอรี่ยุคหน้า เครดิตฟรี รถยนต์ไฟฟ้ามีจุดอ่อน: ความจุและความเร็วในการชาร์จแบตเตอรี่ ความก้าวหน้าของคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยนักวิจัยที่ IBM และ Daimler AG ซึ่งเป็นบริษัทแม่ของ Mercedes-Benz สามารถช่วยจัดการกับความท้าทายนี้ได้ เราใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อสร้างแบบจำลองโมเมนต์ไดโพลของโมเลกุลที่ประกอบด้วยลิเธียมสามตัว ซึ่งทำให้เราเข้าใกล้แบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ (Li-S) รุ่นต่อไปอีกก้าวหนึ่งซึ่งจะมีประสิทธิภาพมากกว่า ใช้งานได้ยาวนานกว่า และราคาถูกกว่าลิเธียมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน แบตเตอรี่ไอออน สล็อต การจำลองโมเลกุลเป็นเรื่องยากมาก แต่การสร้างแบบจำลองอย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญในการค้นพบยาและวัสดุใหม่ๆ ในงานวิจัยเรื่อง “ การจำลองเคมีควอนตัมของผลิตภัณฑ์ที่โดดเด่นในแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ ” เราจำลองสภาพพลังงานภาคพื้นดินและโมเมนต์ไดโพลของโมเลกุลที่อาจก่อตัวในแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ระหว่างการทำงาน: …

คอมพิวเตอร์ควอนตัมพลิกสคริปต์เรื่อง Spin Chemistry

คอมพิวเตอร์ควอนตัมพลิกสคริปต์เรื่อง Spin Chemistry เครดิตฟรี ในการสร้างทางเลือกพลังงานที่ยั่งยืนที่ถูกกว่าและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เราจำเป็นต้องรู้มากกว่าที่เราทำในปัจจุบันเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีที่แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า วิธีหนึ่งที่ดีที่สุดในการทำเช่นนี้คือการใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่จำลองปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลที่ซับซ้อน แม้ว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกจะทำหน้าที่นี้ได้ดีในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา แต่เราได้อธิบายในการศึกษาวิจัยฉบับใหม่เกี่ยวกับคุณสมบัติพิเศษของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่จะช่วยให้นักวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ การสังเคราะห์ด้วยแสงเทียม และเซลล์แสงอาทิตย์ไปสู่ระดับใหม่ทั้งหมด สล็อต การศึกษาของเรา การจำลองควอนตัมบีตใน Radical Pairs บนคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีเสียงดัง มี รายละเอียดว่า IBM Research และนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยนอเทรอดามอย่างไร โดยได้รับความช่วยเหลือจากนักศึกษาที่มหาวิทยาลัยจอร์จทาวน์ มหาวิทยาลัย DePaul สถาบันเทคโนโลยีอิลลินอยส์ และวิทยาลัยภาคตะวันตกในลอสแองเจลิส— ใช้คอมพิวเตอร์ IBM Quantum …

การเชื่อมต่อใหม่ระหว่างคอมพิวเตอร์ควอนตัมและการเรียนรู้ของเครื่องในวิชาเคมีเชิงคำนวณ

การเชื่อมต่อใหม่ระหว่างคอมพิวเตอร์ควอนตัมและการเรียนรู้ของเครื่องในวิชาเคมีเชิงคำนวณ เครดิตฟรี คอมพิวเตอร์ควอนตัมสัญญาว่าจะปรับปรุงความสามารถของเราในการทำงานด้านคอมพิวเตอร์ที่สำคัญในอนาคต แมชชีนเลิร์นนิงกำลังเปลี่ยนวิธีที่เราใช้คอมพิวเตอร์ในชีวิตประจำวันในปัจจุบันและในด้านวิทยาศาสตร์ เป็นเรื่องปกติที่จะแสวงหาความเชื่อมโยงระหว่างวิธีการที่เกิดขึ้นใหม่ทั้งสองวิธีในการคำนวณ โดยหวังว่าจะได้รับผลประโยชน์หลายประการ การค้นหาลิงก์เชื่อมต่อเพิ่งเริ่มต้นขึ้น แต่เราเห็นศักยภาพมากมายในพื้นที่ที่ยังไม่ได้สำรวจนี้ เรานำเสนอที่นี่สองบทความงานวิจัยใหม่:“ การวัดที่แม่นยำของ observables ควอนตัมที่มีประมาณประสาทเครือข่าย ” ที่ตีพิมพ์ในทางกายภาพวิจัยทบทวนและ“ fermionic รัฐประสาทเครือข่ายสำหรับ AB-เริ่มแรกโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ , ”ตีพิมพ์ใน การสื่อสารธรรมชาติ. สล็อต ฝึกฟังก์ชั่นคลื่นในปัจจุบัน การคาดคะเนคุณสมบัติโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลและวัสดุถือเป็นหนทางที่สั้นที่สุดที่จะนำไปสู่ความได้เปรียบด้านควอนตัมการจำลองกลศาสตร์ควอนตัมเป็นแอปพลิเคชั่นใหม่ล่าสุดสำหรับเครื่องมือที่คมชัดที่สุดของการเรียนรู้ของเครื่อง: โครงข่ายประสาทเทียม เฉพาะในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการใช้โครงข่ายประสาทเทียมเพื่อจำแนกเฟสของสสารควอนตัมหรือเป็น ansatz ผันแปรสำหรับการโต้ตอบกับระบบต่างๆการแสดงฟังก์ชันคลื่นควอนตัมเป็นสิ่งที่ทั้งคอมพิวเตอร์ควอนตัมและโครงข่ายประสาทเทียมพยายามทำ พื้นดินทั่วไปนี้สามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการสำรวจการเชื่อมต่อที่เป็นไปได้ แต่ละวิธีมีข้อดีและจุดอ่อนความสำคัญของความแม่นยำควอนตัมไอเกนโซลเวอร์แบบแปรผัน (VQE) …

เดินทางต่อสู่ซอฟต์แวร์ควอนตัมแบบไร้แรงเสียดทาน: Qiskit Chemistry module & Gradients framework

เดินทางต่อสู่ซอฟต์แวร์ควอนตัมแบบไร้แรงเสียดทาน: Qiskit Chemistry module & Gradients framework เครดิตฟรี เราได้ดำเนินการอีกขั้นที่สำคัญบนเส้นทางของเราไปสู่การคำนวณควอนตัมแบบไร้แรงเสียดทาน : Qiskitรุ่นใหม่พร้อมโมดูลQiskit Chemistry ที่ปรับปรุงใหม่ทั้งหมดรวมถึงเฟรมเวิร์กQiskit Gradientsใหม่ล่าสุด การปรับปรุงทั้งสองช่วยปูทางสำหรับซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันควอนตัมที่ตอบสนองความต้องการของ:ผู้เชี่ยวชาญโดเมนที่ไม่มีพื้นฐานการคำนวณควอนตัมลึกที่ต้องการทดลองกับพวกเขาเป็นกล่องดำเช่นเดียวกับนักวิจัยอัลกอริธึมควอนตัมที่ต้องการพัฒนาและทดสอบบล็อคการสร้างอัลกอริธึม รันไทม์ของโปรแกรม เทคนิคการลดข้อผิดพลาด และฮาร์ดแวร์ควอนตัมจริงในบริบทของแอปพลิเคชัน สล็อต โมดูลเคมี Qiskit ที่ปรับปรุงใหม่โมดูล Qiskit Chemistry ประกอบด้วยอัลกอริธึมที่หลากหลายที่ออกแบบมาให้เป็นโมดูลและขยายได้ ในขณะที่ยังมีแอปพลิเคชันระดับสูงที่ช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญเฉพาะด้านสามารถเริ่มต้นใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้ ซึ่งรวมถึงอัลกอริธึมสำหรับการคำนวณโครงสร้างแบบอิเล็กทรอนิกส์และแบบสั่นสะเทือน ตลอดจนอัลกอริธึมพื้นฐานที่สามารถใช้สำหรับแอปพลิเคชันระดับสูง เมื่อไม่นานมานี้ สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ของ …