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科学家提供量子算法来开发新材料和化学

CVQE算法是变分量子本征求解器(VQE)算法的变体,在参数优化过程中只需要执行一组量子电路一次,而不是每次迭代,从而提高了计算吞吐量。

“这两种算法都会产生接近系统基态的量子态,用于确定系统的许多物理特性,”理论化学部研究物理学家约翰·斯坦格博士说。“以前需要几个月的计算现在可以在几个小时内完成。”

CVQE 算法使用量子计算机来探测所需的概率质量函数,并使用经典计算机来执行其余计算,包括能量最小化。

“找到最小能量在计算上是困难的,因为状态空间的大小随着系统大小呈指数增长,”高级功能材料理论研究物理学家 Steve Hellberg 博士说。“除了非常小的系统,即使是世界上最强大的超级计算机也无法找到确切的基态。”

为了应对这一挑战,科学家们使用带有量子位寄存器的量子计算机,其状态空间也呈指数级增长,在本例中是量子位。通过在寄存器的状态空间上表示物理系统的状态,量子计算机可用于模拟系统的指数大表示空间中的状态。

随后可以通过量子测量提取数据。由于量子测量不是确定性的,因此必须重复多次量子电路执行才能估计描述状态的概率分布,这一过程称为采样。变分量子算法(包括 CVQE 算法)通过一组经过优化以最小化能量的参数来识别试验状态。

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