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尼克Mayhall,索菲亚Economou的和埃德·巴恩斯,所有科学的弗吉尼亚理工大学的。信用弗吉尼亚理工大学
尼克Mayhall,索菲亚Economou的和埃德·巴恩斯,所有科学的弗吉尼亚理工大学的。信用弗吉尼亚理工大学

文摘:
今天所设想的大型、可纠正错误的量子计算机可能还需要几十年的时间才能实现,但专家们正在积极地尝试找到方法,利用现有的和近期的量子处理器来解决有用的问题,尽管这些问题由于错误或“噪音”而受到限制。

弗吉尼亚理工大学的研究人员在量子计算领域取得了突破性进展

弗吉尼亚州布莱克斯堡,2019年7月26日

一个关键的用途是模拟分子特性。从长远来看,这可能导致材料改进和药物发现方面的进展。但不会因为嘈杂的计算而混淆结果。

现在,弗吉尼亚理工大学的一组化学和物理研究人员通过设计一种算法,在嘈杂的量子计算机上更有效地计算分子的性质,从而实现了先进的量子模拟。弗吉尼亚理工大学理学院的教职工Ed Barnes、Sophia Economou和Nick Mayhall最近在《自然通讯》上发表了一篇论文,详细介绍了这一进展。

人们期望量子计算机能够比目前使用的“经典”计算机更有效地进行某些类型的计算。不过,它们与经典计算机类似,通过将逻辑门序列(在这里是“量子门”,它们共同构成了量子电路)应用于信息比特来运行算法。对于今天有噪声的量子计算机来说,问题在于太多的噪声会积累在一个电路中,以致于计算会降低,并使以后的计算变得不准确。科学家们很难设计出既短又准确的电路。

弗吉尼亚理工大学的团队通过开发一种以迭代方式增长电路的方法解决了这个问题。“我们从一个最小的电路开始,然后在短路中一个接一个地增加逻辑门,直到计算机找到解决方案,”化学系助理教授Mayhall说。

该算法的第二个主要优点是Barnes、Economou和Mayhall根据模拟的分子系统设计了它。不同的分子将决定它们自己的电路,为它们量身定做。

弗吉尼亚理工大学化学系和物理系——Barnes、Economou和Mayhall,以及这两个系的一组研究生和博士后——之间的跨学科合作已经获得了美国国家科学基金会(National Science Foundation)和美国国家科学基金会(U.S. National Science Foundation)的资助能源部总计超过280万美元。

弗吉尼亚理工大学和IBM最近建立了合作关系,让研究人员可以使用IBM的量子计算硬件。“我们在弗吉尼亚理工大学的团队对下一步的工作非常兴奋,”物理系副教授伊科诺穆(Economou)说,“其中包括在IBM的处理器上实现我们的算法。”

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540-231-6468

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