量子计算机的量子位,量子计算机六个量子位足以确定三个简单分子的基态

原标题：量子计算机六个量子位足以确定三个简单分子的基态

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每次我们讨论量子计算机时，标题往往是某个人在某个地方使用量子来破坏你的加密并窃取你的专研成果。如果只是这样。但是考虑用量子计算机来解决量子问题可能更为现实。通过近期使用微量子计算机的化学计算来证明。

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如果用量子计算机解决量子问题听起来有点有迹可循，那么它也是可行的。想像这样：你的身体每一个蛋白质都有它的结构，因为量子力学。一个聪明但不聪明的物理学家可以写出一个描述蛋白质的精确方程式。但即使最聪明也不能解决这个方程。

一个懒惰的物理学家会写一个电脑脚本来解决这个方程。但是这也不会奏效，因为解析分子的确切描述所花费的时间将比从大爆炸到热死亡需要更长的时间。但有时候会惊人地失败。而且，对于某些分子，这些近似值并不能很快地加速计算。

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量子计算机应该解决这个问题。这个想法是，如果每个量子位代表电子的可用状态，那么您可以构建一个分子的模型，并使量子比特彼此反弹，直到找到最低能量状态。那就是那个分子在最轻松的状态。

但这是一个相当大的挑战。每个量子位都是摆动，如果一切都是完美的，那么这些波动都会相互保持一致，计算结果将会很好。然而，环境的噪音导致摆动停止并随机启动，这会改变其时间。这就是所谓的一致性，而没有一致性的量子计算机并不是很好。没有一致性的计算通常会导致前功尽弃。

所以，直到我们有完美的量子位，即使量子计算机也必须使用近似值。

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优化过程基于变分原理。这是一个非常简单的原则。分子具有对应于电子的特定配置和原子之间的间隔(或更准确地说，是独特的波函数)的最低能量状态。我认为配置的能量总是大于(或最多等于)基础状态的能量。量子计算机从起始配置放松到具有最低能量的附近配置。读出状态和能量，用于对基态配置进行新的猜测。重复几次，如果你幸运，你会得到一个足够接近真实状态的东西。在这种情况下，“足够近”意味着您可以使用结果准确预测分子的性质。

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使用具有六个量子位的量子计算机，研究人员能够设置求解器以获得分子氢，氢化锂和氢化铍的最低能态。这实际上是隐藏了很多非常惊人的物理和数学。研究人员提出了一种非常简单的方法来代表一些比较复杂的分子。简单的减少了计算资源，实际上这是研究人员能够在这样一个小量子计算机上解决三原子分子的唯一原因。

氢化铍(BeH 2)具有三个原子和更复杂的电子结构。那是因为铍有一个完整的电子内壳，然后下一个壳体有两个彼此具有非常不同性质的轨道(在技术上，为了模拟铍，你需要在一个“s”和“p”轨道计算)。这个额外的复杂性也反映在计算中。分子氢解决方案 ，最简单的结构 ，几乎完全符合全分子的数值解。然而，对于氢化锂和氢化铍，溶液的准确度较低。

研究人员认为，下降的准确性不是由于简化而是由于量子位在计算过程中不能保持足够连贯。这不仅仅是研究人员的一个猜测。他们的量子计算机足够小，可以使用普通计算机建模。数值模型能够重现量子计算机的结果，显示研究人员了解他们的量子计算机的功能。

这导致了一个小失望。鉴于此，研究人员还可以稍微调整参数：增加量子位保持一致的时间长度等参数。这将允许他们需要多少改进他们的设备以获得例如氢化铍的准确的基态。

然而，随着量子位数量的增加，预计会对较大的分子进行建模，并且准确性将会更好。

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