Gli scienziati forniscono algoritmi quantistici per sviluppare nuovi materiali e chimica
Gli scienziati del Naval Research Laboratory (NRL) degli Stati Uniti hanno pubblicato l'algoritmo CVQE (Cascaded Variational Quantum Eigensolver) in una recente Physical Review Research articolo. Si prevede che l'algoritmo diventi un potente strumento per studiare le proprietà fisiche nei sistemi elettronici.
L'algoritmo CVQE è una variante dell'algoritmo Variational Quantum Eigensolver (VQE) che richiede l'esecuzione di un insieme di circuiti quantistici solo una volta anziché ad ogni iterazione durante il processo di ottimizzazione dei parametri, aumentando così il throughput computazionale.
"Entrambi gli algoritmi producono uno stato quantistico vicino allo stato fondamentale di un sistema, che viene utilizzato per determinare molte delle proprietà fisiche del sistema", ha affermato John Stenger, Ph.D., fisico ricercatore della Sezione di Chimica Teorica. "I calcoli che prima richiedevano mesi ora possono essere eseguiti in poche ore."
L'algoritmo CVQE utilizza un computer quantistico per sondare le funzioni di massa di probabilità necessarie e un computer classico per eseguire i restanti calcoli, inclusa la minimizzazione dell'energia.
"Trovare l'energia minima è difficile dal punto di vista computazionale poiché la dimensione dello spazio degli stati cresce esponenzialmente con la dimensione del sistema", ha affermato Steve Hellberg, Ph.D., fisico ricercatore della Sezione Teoria dei Materiali Funzionali Avanzati. "Ad eccezione dei sistemi molto piccoli, anche i supercomputer più potenti del mondo non sono in grado di trovare l'esatto stato fondamentale."
Per affrontare questa sfida, gli scienziati utilizzano un computer quantistico con un registro di qubit, il cui spazio degli stati aumenta anch’esso in modo esponenziale, in questo caso con i qubit. Rappresentando gli stati di un sistema fisico nello spazio degli stati del registro, un computer quantistico può essere utilizzato per simulare gli stati nello spazio di rappresentazione esponenzialmente grande del sistema.