In che modo IBM ha ottenuto la simulazione di Quantum Computing con meno Qubit
Recentemente, un team di ricercatori IBM ha escogitato una soluzione per computer quantistici che richiedono meno qubit. Si afferma che la nuova soluzione aumenti l’accuratezza e le prestazioni delle simulazioni chimiche sui computer quantistici rispetto ai computer quantistici classici che richiedono un gran numero di qubit per funzionare in modo efficiente.
Negli ultimi anni, il calcolo quantistico ha fatto passi da gigante. I giganti della tecnologia come Google, Intel, Baidu e Amazon hanno investito molto in questo campo. L’anno scorso, il team AI Quantum di Google ha eseguito la più grande simulazione chimica fino ad oggi su un computer quantistico e Intel ha introdotto Horse Ridge II , la seconda generazione del suo chip di controllo criogenico per lo sviluppo di computer quantistici scalabili.
Contesto
I computer quantistici possono fornire simulazioni più accurate per diversi sistemi molecolari complessi e di grandi dimensioni rispetto ai computer classici. A differenza dei computer tradizionali, i computer quantistici utilizzano bit o qubit quantistici invece dei classici bit binari. I computer quantistici necessitano di un gran numero di qubit per consentire scoperte rivoluzionarie. Maggiore è il numero di qubit, migliori sono le prestazioni.
Secondo i ricercatori, nonostante il rapido sviluppo di hardware e algoritmi quantistici , le moderne piattaforme di calcolo quantistico si trovano carenti in aree come le limitazioni dei simulatori classici e le popolari mappature uno-a-uno di spin-orbitali a qubit, maggiori possibilità di errori durante calcolo quantistico, ecc.
In un recente documento, “Simulazione quantistica della struttura elettronica con un hamiltoniano transcorrelato: migliore accuratezza con un’impronta più piccola sul computer quantistico”, i ricercatori hanno affermato : “Mentre le simulazioni basate su set di basi minime e / o piccoli spazi attivi continuano a fornire benchmark , utili simulazioni quantistiche richiederanno significative risorse quantistiche. Oggi i calcoli ES classici di routine possono contenere da centinaia a migliaia di funzioni di base che dovrebbero essere mappate in qubit logici. Pertanto, è chiaro che abbiamo bisogno di approcci in grado di fornire la precisione desiderata con meno risorse quantistiche “.
IBM ha collaborato con Daimler AG e Virginia Tech per costruire computer quantistici che utilizzano meno qubit. A tal fine, i ricercatori hanno combinato metodi di simulazione quantistica con la funzione hamiltoniana. In comoutaion, la funzione hamiltoniana rappresenta un cambiamento nell’energia cinetica e potenziale di una molecola.
I ricercatori hanno detto: “Abbiamo scelto un terzo percorso, utilizzando un hamiltoniano che è” transcorrelato “, cioè trasformato per fornire informazioni aggiuntive su alcune delle interazioni che richiedono una base più ampia per una descrizione accurata e, quindi, non possono adattarsi al computer quantistico che utilizza un hamiltoniano tradizionale “.
Il nuovo metodo consente simulazioni quantistiche basate su una Hamiltoniana transcorrelata che incorpora approssimativamente la cuspide elettrone-elettrone e, di conseguenza, fornisce una simulazione più accurata della molecola, senza la necessità di più qubit o circuiti quantistici più profondi.
