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 вычислительно системы Google на базепроцессора 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.