O Novo Algoritmo Quântico Ultrapassa o Padrão QPE
Os pesquisadores impulsionam o seu algoritmo quântico recentemente desenvolvido, trazendo-o para um décimo do preço computacional da Estimativa de Fase Quântica, e também o utilizam para calcular diretamente as energias de ionização vertical de átomos de luz, bem como moléculas como CO, O 2 , CN, F 2 , H 2 O, NH 3 dentro de 0,1 ‘volts’ de eletrões de precisão.
OSAKA, Japão. Os computadores quânticos têm visto um grande foco recentemente, pois se espera que eles resolvam problemas específicos fora das capacidades típicas dos computadores. O principal para essas questões é identificar os estados eletrónicos de átomos e moléculas, para poderem ser melhor usados numa variedade de setores — desde estilos de bateria de íon-lítio até inovações in silico no avanço da medicina. O método padrão que os cientistas abordaram nessa questão é computar os poderes gerais dos estados privados de uma molécula ou átomo e, depois, identificar a distinção de força entre esses estados. Na natureza, várias partículas crescem em dimensão e complexidade, e o gasto para determinar esse fluxo constante está além da capacidade de qualquer sistema de computador convencional ou de estabelecer fórmulas quânticas atualmente. Como resultado,
“Para que os sistemas de computação quântica sejam verdadeiros, as suas fórmulas devem ser duráveis o suficiente para prever com precisão os estados digitais dos átomos e das partículas, como eles existem na natureza”, afirmam Kenji Sugisaki e também Takeji Takui, da Escola de Ciências, Universidade da cidade de Osaka.
Em dezembro de 2020, Sugisaki e Takui, com seus colegas, conduziram um grupo de pesquisadores a estabelecer um algoritmo quântico que eles chamam calculadora de critério de acoplamento de troca Bayesiana com recursos de onda de simetria quebrada (BxB) que antecipa os estados eletrónicos de átomos e também de partículas calculando diretamente as diferenças de energia. Eles mantiveram em mente que as distinções de energia nos átomos, assim como nas moléculas, continuam a ser contínuas, não importa exatamente o quão intrincadas e significativas elas obtenham, apesar dos seus amplos poderes crescerem na dimensão do sistema. “Com o BxB, evitamos o método usual de determinação das energias totais e também direcionamos as distinções de energia diretamente, mantendo os preços de computação no tempo polinomial”, mencionam. “Desde então,
Utilizando os preços de computação de um algoritmo conhecido amplamente chamado Quantum Phase Evaluation (QPE) como referência, “determinamos as energias de ionização vertical de pequenas partículas, como monóxido de carbono, O 2 , CN, F 2 , H 2 O, NH₃ dentro de 0,1 eletrão-volts (eV) de precisão”, menciona a equipa, usando metade da variedade de qubits, trazendo o custo de computação a par com o QPE.
As suas pesquisas serão publicadas ‘online’ na versão de março do “The Journal of Physical Chemistry Letters”.
O poder de ionização é apenas uma das propriedades físicas residenciais ou comerciais mais fundamentais dos átomos, moléculas e um indicador crucial para compreender a força e as propriedades residenciais ou comerciais das ligações e respostas químicas. Em outras palavras, prever corretamente a energia de ionização nos permite usar produtos químicos além do padrão atual. No passado, era necessário determinar os poderes dos estados neutro e ionizado; no entanto, com o algoritmo quântico BxB, o poder de ionização pode ser obtido num único cálculo sem examinar os poderes privados gerais dos estados neutro e ionizado. “A partir de simulações matemáticas do circuito lógico quântico em BxB, descobrimos que o preço computacional para a leitura da potência de ionização é constante, independentemente do número atómico ou da dimensão da partícula,” Afirma a equipa,“ que a energia de ionização pode ser obtida com uma alta precisão de 0,1 eV após modificar o comprimento do circuito lógico quântico para ser inferior a um décimo do QPE.” (Veja a foto para detalhes de modificação).
Com o desenvolvimento dos computadores quânticos, Sugisaki e Takui, com sua equipa, esperam que o algoritmo quântico BxB execute cálculos de potência de alta precisão para moléculas gigantes que não podem ser tratadas em tempo real com sistemas de computador padrão.
