Прояснение сложных химических процессов с помощью квантовых компьютеров

Но в то время, в то время, когда дело доходит до конкретных вопросов, на каковые смогут ответить только квантовые компьютеры, эксперты остаются достаточно расплывчатыми. Исследователи из ETH Zurich и Microsoft Research в первоначальный раз мнят в научном издании PNAS особенное приложение: оценка сложной химической реакции. На этом примере ученые показывают, что квантовые компьютеры в самом деле смогут давать научно значимые результаты.

Команда исследователей во главе с профессор ETH Маркусом Рейхером и Матиасом Тройером использовала моделирование, чтобы продемонстрировать, как вероятно вычислить сложную химическую реакцию при помощи квантового компьютера. Для этого квантовый компьютер должен быть «умеренного размера», — говорит Маттиас Тройер, профессор вычислительной физики в ETH Zurich и сейчас трудится в Microsoft. Механизм данной реакции было бы практически невозможно оценить при помощи одного только хорошего суперкомпьютера, в особенности если результаты должны быть достаточно верными.Один из самых сложных ферментов

Исследователи выбрали особенно сложную химическую реакцию как пример для собственного изучения: благодаря особому ферменту, известному как нитрогеназа, определенные микробы способны расщеплять молекулы атмосферного азота, чтобы создавать химические соединения с отдельными атомами азота. До тех пор до тех пор пока неизвестно, как именно трудится нитрогеназная реакция. «Это одна из величайших неразгаданных тайных химии», — говорит Маркус Рейхер, профессор теоретической химии ETH Zurich.Компьютеры, каковые недороги на данный момент, смогут достаточно совсем правильно рассчитывать поведение несложных молекул. Но это практически невозможно для фермента нитрогеназы и его активного центра, что слишком сложен, растолковывает Рейхер.

В этом контексте сложность — это отражение того, сколько электронов взаимодействуют между собой в молекулы на огромных расстояниях. Чем больше электронов нужно учитывать исследователю, тем сложнее вычисления. «Существующие методы и классические суперкомпьютеры смогут быть использованы для оценки молекул с максимум 50 сильно взаимодействующими электронами», — говорит Рейхер. Но в активном центре фермента нитрогеназы имеется намного большее количество таких электронов. Вследствие того что в хороших компьютерах упрочнение, необходимое для оценки молекулы, удваивается с каждым дополнительным электроном, требуется нереальная вычислительная мощность.

Вторая компьютерная архитектураКак продемонстрировали исследователи ETH, гипотетические квантовые компьютеры всего с 100–200 квантовыми битами (кубитами) вероятно смогут вычислять сложные подзадачи в течение нескольких дней. Результаты этих вычислений затем смогут быть использованы для определения механизма реакции нитрогеназы движение за шагом.

То, что квантовые компьютеры грубо говоря способны решать такие сложные задачи, частично итог того факта, что они устроены в другом случае, чем хорошие компьютеры. Вместо того, чтобы "настойчиво попросить" вдвое больше битов для оценки каждого дополнительного электрона, квантовым компьютерам легко нужен еще один кубит.Но еще неизвестно, в то время, в то время, когда покажутся такие «умеренно огромные» квантовые компьютеры.

Существующие сейчас экспериментальные квантовые компьютеры используют порядка 20 рудиментарных кубитов соответственно. По оценке Рейхера, пройдет еще как минимум пять или, скорее, десять лет, перед тем как у нас покажутся квантовые компьютеры с процессорами из более чем 100 хороших кубитов.Массовое производство и нетворкингИсследователи подчеркивают тот факт, что квантовые компьютеры не смогут совладать со всеми задачами, исходя из этого они будут являться дополнением к хорошим компьютерам, а не заменять их. «Будущее будет определяться сотрудничеством между классическими компьютерами и квантовыми компьютерами», — говорит Тройер.

Что касается нитрогеназной реакции, квантовые компьютеры смогут вычислить, как электроны распределяются в определенной молекулярной структуре. Но хорошим компьютерам равно как и прежде необходимо информировать квантовым компьютерам, какие конкретно конкретно структуры увлекательны и, следовательно, должны быть вычислены. «Квантовые компьютеры направляться рассматривать скорее как сопроцессор, гениальный брать на себя определенные задачи с хороших компьютеров, что разрешает им стать более действенными», — говорит Рейхер.Для объяснения механизма нитрогеназной реакции также потребуется больше, чем легко информация о распределении электронов в одной молекулярной структуре; в самом деле, это распределение необходимо определять в тысячах структур.

Любой расчет занимает пара дней. «Чтобы квантовые компьютеры имели возможность употребляться для ответа подобных задач, их вначале нужно будет создавать массово, что даст проводить вычисления на нескольких компьютерах одновременно», — говорит Тройер.


8 комментариев к “Прояснение сложных химических процессов с помощью квантовых компьютеров”

  1. Лыткина Екатерина

    В Буденновске захват заложников и штурма больницы, где они находились — погибли 129 человек. Уже об этом дне забыли….так же забудут что Крым был под власовской тряпкой

  2. Ага, а ещё все уволены задним числом )))) Но 200-е всё равно едут на Ростов… К чему бы это, а, вата?

  3. ну пару бов найдется, которые сидят и дрочат на путина. и вякнуть не смеют вслух.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *