Gegevens kunnen vervolgens worden geëxtraheerd door kwantummetingen. Omdat kwantummetingen niet deterministisch zijn, moeten de uitvoeringen van het kwantumcircuit meerdere keren worden herhaald om de waarschijnlijkheidsverdelingen te schatten die de toestanden beschrijven, een proces dat bekend staat als sampling. Variationele kwantumalgoritmen, waaronder het CVQE-algoritme, identificeren proeftoestanden aan de hand van een reeks parameters die zijn geoptimaliseerd om de energie te minimaliseren.

"Het belangrijkste verschil tussen de oorspronkelijke VQE-methode en de nieuwe CVQE-methode is dat de bemonsterings- en optimalisatieprocessen in de laatste zodanig zijn ontkoppeld dat de bemonstering uitsluitend op de kwantumcomputer kan worden uitgevoerd en de parameters uitsluitend op een klassieke computer kunnen worden verwerkt", zegt hij. zegt Dan Gunlycke, D.Phil., sectiehoofd Theoretische Chemie, die ook leiding geeft aan de kwantumcomputeractiviteiten van het NRL.

"De nieuwe aanpak heeft ook andere voordelen. De vorm van de oplossingsruimte hoeft niet overeen te komen met de symmetrievereisten van het qubit-register, en daarom is het veel eenvoudiger om de oplossingsruimte vorm te geven en symmetrieën van het systeem en andere fysiek te implementeren. gemotiveerde beperkingen, die uiteindelijk zullen leiden tot nauwkeurigere voorspellingen van elektronische systeemeigenschappen", vervolgde Gunlycke.

Kwantumcomputing is een onderdeel van de kwantumwetenschap, dat door de staatssecretaris van Defensie voor Onderzoek en Techniek, Heidi Shyu, is aangewezen als een kritiek technologiegebied binnen de USD(R&E) Technology Vision for an Era of Competition.

"Het begrijpen van de eigenschappen van kwantummechanische systemen is essentieel bij de ontwikkeling van nieuwe materialen en chemie voor de marine en het marinekorps", aldus Gunlycke. “Corrosie is bijvoorbeeld een alomtegenwoordige uitdaging die het ministerie van Defensie jaarlijks miljarden kost. Het CVQE-algoritme kan worden gebruikt om de chemische reacties te bestuderen die corrosie veroorzaken en om kritische informatie te verstrekken aan onze bestaande anticorrosieteams in hun zoektocht naar de ontwikkeling van betere coatings en additieven. ."

NRL voert al tientallen jaren fundamenteel onderzoek uit in de kwantumwetenschap, dat het potentieel heeft om ontwrichtende defensietechnologieën voor precisie, navigatie en timing op te leveren; kwantumdetectie; kwantumcomputers; en kwantumnetwerken.

Meer informatie: Daniel Gunlycke et al., Gecascadeerd variatie-kwantum-eigensolver-algoritme, Physical Review Research (2024). DOI:10.1103/PhysRevResearch.6.013238

Journaalinformatie: Fysiek reviewonderzoek

Geleverd door Naval Research Laboratory