捕获离子量子计算机首次化学计算

量子计算机可以计算小分子的能级H₂并使用四氢化锂离子被困已由一个国际研究小组的研究。

工作的是一个重大的成就展示如何使用囚禁离子系统模拟分子体系”,说Kihwan金清华大学在中国,他并没有直接参与,但也致力于这种量子化学方法。

到目前为止,大多数的头条新闻在量子计算获得了突破设备使用超导电路作为量子位(量子比特),超电流波函数的量子信息编码。例如,IBM和谷歌已经开发出机器50量子位和描述量子模拟分子如氢²锂、铍氢化物³。

但是一些研究人员认为最好的量子位的量子计算可能由单个离子的使量子化能级在电磁阵列举行陷阱。信息可以使用激光读取这样的离子,并且可以之间交换离子通过静电相互作用。

新的工作已经由科尼利厄斯亨佩尔现在在澳大利亚的悉尼大学,但先前的一员Rainer平板奥地利因斯布鲁克大学的集团。被困的钙离子的研究人员使用一个数组来推断氢和氢化锂分子的基态能量。量子计算与实验测量和最先进的经典计算。

计算使用系统能够单独举办20量子位线性阵列的可控困在因斯布鲁克离子发达⁴,虽然他们只需要三个或四个量子位的计算。先前的努力使用困离子对于使用只有一个量子位的量子化学模拟氢化氦离子的电子结构⁵。

计算采用的变分方法,发现在量子比特的代表分子的能量转移电子在分子轨道和寻找能量最低的配置。亨佩尔和他的同事改变映射到电子在分子轨道laser-driven操作改变离子量子位的状态。

原则上,量子规则来控制电子间的相互作用,在指定的潜在分子中原子核的位置,由离子相互作用的精确复制数组。这就是量子模拟效率;在经典计算机中,这些规则必须在更麻烦的方式近似。

研究人员然后使用第二个激光读取离子的最终状态,发出荧光如果他们在一个相当于一个黑暗但仍如果他们状态是零。他们执行许多运行的电子排布总能量很小,分子的基态。

巨大的潜力

克里斯·梦露美国马里兰大学的发展中捕获离子的量子计算,说这种方法的工作显示了巨大的潜力。目前只有两种技术适合于电路运行超过三量子比特和10多个操作:困离子和超导电路,”他说。这项工作增加了身体的研究表明离子被困的优越性。

亨佩尔说,被困的离子和超导电路都有利弊量子位。”在我看来,没有明确的赢家,而且大部分的噪音在各自的团体关注特定优势而限制因素,会回到咬在真实的应用程序中。”例如,离子量子位的优势基本上是相同的,但超导量子比特可以更容易地控制和操纵与现成的电子产品。

他说应该是可行的使阵列的50离子量子位使用这些方法,这将提高精度,使其能够模拟更大的分子。只要我们可以做1000年盖茨在50个量子位,我们可以代表分子像水和氨,”门罗说。

然而,量子比特也意味着引入更多错误的可能性,目前还没有方法正确的量子计算。做一个单一的逻辑量子位可以纠正错误,梦露说,可能会需要100或更多的物理量子位。量子纠错不会在任何系统中发挥作用,直到我们有成千上万的量子位元处理,也许几百万,”他说。