Исследователи компании Google провели самое масштабное химическое моделирование при помощи квантового компьютера

Не так давно исследователи из группы AI Quantum компании Google произвели расчеты самой крупномасштабной химической модели на сегодняшний день при помощи находящегося в их распоряжении квантового компьютера. Дальнейшее развитие подобных квантовых алгоритмов позволит предсказывать ход химических реакций с высокой точностью, что позволит ученым-химикам сэкономить большое количество времени, которое они сейчас тратят, идя путем проб и ошибок. К сожалению, даже самые мощные из современных традиционных компьютеров не обладают требуемой для таких расчетов производительностью, и лишь появление первых полноценных квантовых компьютеров может дать химикам массу новых возможностей.

Существующие сейчас первые образцы квантовых компьютеров еще не готовы к решениям всех простых и сложных проблем из области аналитической химии, но появление таких возможностей находится уже не так «далеко за горами». Исследователи группы AI Quantum провели расчеты достаточно простой модели — метода аппроксимации Харти-Фока (Hartree-Fock approximation), метода приближенного решения уравнения Шредингера по отношению к реальной химической системе — молекуле диазина, в данном случае, которая вступает в реакцию с атомами водорода и претерпевает изменения своей молекулярной конфигурации.

Составление соответствующей программы для квантовой вычислительной системы Google на базе процессора Sycamore было самой простой частью решенной задачи. Гораздо более сложной частью стала часть, гарантирующая точность и достоверность результатов, ведь, как всем хорошо известно, квантовые вычислительные системы могут допускать ошибки в своих расчетах.

Для анализа выходных данных и поиска закравшихся в них ошибок исследователи AI Quantum соединили квантовую систему с классическим компьютером. Расчеты математической модели, после которых производился анализ полученных результатов и соответствующая коррекция входных данных, производились до тех пор, пока квантовый компьютер не «проложил себе путь» к максимально точному значению.

Помимо такого симбиоза квантовой вычислительной системы и традиционного компьютера, исследователи из AI Quantum использовали два типа дополнительных проверок, которые позволяют выявить и зафиксировать ошибки, перезапуская весь цикл вычислений заново.

И в заключение следует отметить, что все, что удалось сделать исследователям Google AI Quantum в рамках данной работы, является лишь первым шагом на пути к реальным применениям квантовых компьютеров. А в будущем, когда квантовые вычислительные системы приобретут способности к самостоятельному детектированию и коррекции ошибок, проведение подобных расчетов упростится во много раз и эти новые возможности станут доступны более широкому кругу исследователей, находящихся в самых различных уголках земного шара.