کامپیوترهای کوانتومی دارای پتانسیل عظیمی برای محاسبات با استفاده از رمان ها و الگوریتم های مربوط به مقادیر داده ها فراتر از ظرفیت از امروز سوپرکامپیوترها. در حالی که رایانه ها ساخته شده اند آنها هنوز در مراحل ابتدایی خود را و محدود کاربرد برای حل مشکلات پیچیده در علم مواد و شیمی. به عنوان مثال, آنها فقط اجازه شبیه سازی خواص چند اتم برای تحقیقات مواد.

دانشمندان در ایالات متحده آمریکا وزارت انرژی (DOE) آزمایشگاه ملی آرگون ای و دانشگاه شیکاگو (UChicago) را توسعه داده اند روش هموار کردن راه برای استفاده از کامپیوترهای کوانتومی برای شبیه سازی واقعی مولکول های پیچیده و مواد که نیاز به توضیحات صدها اتم.

تیم تحقیقاتی به رهبری Giulia گالی مدیر میانه یکپارچه مرکز محاسباتی مواد (MICCoM) یک رهبر در آرگون را علم مواد را بدست آورد و عضو مرکز مولکولی و مهندسی در Argonne. گالی نیز Liew خانواده استاد الکترونیکی ساختار و شبیه سازی در پریتزکر مدرسه مولکولی و مهندسی یک استاد شیمی در UChicago. او مشغول به کار در این پروژه با دستیار دانشمند مارکو Govoni و دانشجوی او Ma هر دو بخشی از آرگون را علم مواد را بدست آورد و UChicago.

“ما به تازگی توسعه یافته calculational روش” گالی گفت: “تا حد زیادی بهبود دقت قابل دسترسی موجود مکانیک کوانتومی روش با توجه به محاسبات خاص و نقص در بلورهای مواد و اجرا آن را بر روی یک کامپیوتر کوانتومی.”

در سه دهه گذشته, مکانیک کوانتومی رویکردهای نظری باید نقش مهمی در پیش بینی خواص مواد مربوط به اطلاعات کوانتومی علمی و کاربردی مواد برای برنامه های کاربردی انرژی شامل کاتالیزور و ذخیره سازی انرژی در سیستم های. این روش محاسباتی خواستار آن است که هنوز به چالش کشیدن به آنها اعمال می شود به پیچیده و ناهمگن مواد.

“در پژوهش های ما توسعه یافته کوانتومی تعبیه نظریه که مجاز شبیه سازی ‘چرخش نقص در مواد جامد جفت کوانتومی و کلاسیک رایانه و سخت افزار” Govoni گفت. این نوع از نقص در مواد جامد و دارای کاربرد برای توسعه مواد برای پردازش اطلاعات کوانتومی و نانو سنجش برنامه های کاربردی فراتر از زمان قابلیت های.

“ما قدرتمند به دنبال استراتژی محاسباتی علم مواد با پتانسیل پیش بینی خواص پیچیده مواد با دقت بیشتری از پیشرفته ترین روش های فعلی می توانید انجام دهید در حال حاضر” Govoni اضافه شده است.

این تیم برای اولین بار آزمایش کوانتومی تعبیه روش در یک, کلاسیک, کامپیوتر, استفاده از آن برای محاسبات از خواص چرخش نقص در الماس و سیلیکون کاربید. “گذشته محققان به طور گسترده مورد مطالعه نقص در هر دو الماس و سیلیکون کاربید بنابراین ما تا به حال فراوان داده های تجربی مقایسه با روش ما را پیش بینی” گفت: Ma. خوب توافق بین تئوری و تجربه به تیم اعتماد به نفس در خود روش قابلیت اطمینان.

این تیم سپس با انتقال به آزمون محاسبات مشابه در یک شبیه ساز کوانتومی و در نهایت بر روی آی بی ام Q5 Yorktown کامپیوتر کوانتومی. نتایج تایید دقت بالا و اثربخشی خود کوانتومی تعبیه روش ایجاد یک سنگ پله به حل بسیاری از انواع مختلف از علم مواد مشکلات در یک کامپیوتر کوانتومی.

Galli اشاره کرد که “با اجتناب ناپذیر بلوغ از کامپیوترهای کوانتومی ما انتظار داریم رویکرد ما خواهد بود قابل استفاده برای شبیه سازی از مناطق مورد علاقه در مولکول ها و مواد را برای درک و کشف کاتالیزور و داروهای جدید و همچنین محلولهای آبی حاوی کمپلکس محلول گونه است.”

Galli تیم بخشی از MICCoM مستقر در Argonne; شیکاگو کوانتومی ارز مستقر در UChicago; و QISpin پروژه بودجه توسط نیروی هوایی از تحقیقات علمی است.

تحقیقات خود را قوی تر غرب نرم افزار توسعه یافته در MICCoM و ساخته شده با استفاده از چندین منابع محاسباتی علاوه بر در دسترس عموم IBM کامپیوتر کوانتومی: این آرگون رهبری محاسبات تاسیسات و انرژی ملی تحقیقات علمی مرکز محاسبات هر دو سازمان حفاظت محیط زیست از علوم کاربر امکانات و دانشگاه شیکاگو تحقیقاتی مرکز محاسبات.

این تیم کار ارائه شده است در مقاله ای تحت عنوان “شبیه سازی کوانتومی مواد در کوتاه مدت کامپیوتر کوانتومی” است که به نظر می رسد در ماه جولای سال 2020 موضوع npj محاسباتی مواد. پژوهش و حمایت از سازمان حفاظت محیط زیست از علم و نیروی هوایی از تحقیقات علمی است.

داستان منبع:

مواد ارائه شده توسط سازمان حفاظت محیط زیست/Argonne National Laboratory. Original نوشته شده توسط Joseph E. هارمون. توجه داشته باشید: محتوا ممکن است برای ویرایش سبک و طول.

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.nettny.im

نرم افزار گرامرلی