Квантовый компьютер IBM научили моделировать сложные химические элементы

В сентябре корпорация IBM объявила о новом серьезном достижении в области квантовых вычислений. Согласно данным компании, подготовленный исследователями алгоритм позволил работать с крупнейшей на сегодняшний день моделью молекулы, созданной на квантовом компьютере. Подобные эксперименты говорят о том, что квантовые процессоры, наконец, приближаются к возложенной на них практической задаче.

По словам Дарио Гила (Dario Gil), вице-президента исследований в сфере ИИ и IBM Q в IBM Research, она заключается в повышении нашего уровня знаний о явлениях природы.

/ Flickr / IBM Research / CC

По большому счету, в создании симуляций сложных естественных процессов и заключается предназначение квантовых вычислений. Как известно, Google и IBM открыли доступ к своим облачным платформам квантовых вычислений для членов академической среды. Это означает, что исследователи со всего мира смогут присоединиться к работе над уникальными квантовыми задачами.

В работе над проектом по моделированию исследовательская группа IBM использовала квантовый процессор с семью кубитами. Объектами выступили гидрид лития и гидрид бериллия. «Квантовый подход» хорошо подошел для этой задачи — алгоритмы для химического моделирования действительно исправно работают на квантовых процессорах, по словам Робина Блюм-Кохута (Robin Blume-Kohout) из Sandia National Laboratories, лаборатории министерства энергетики США.

Тем не менее, наиболее точные симуляции в рамках аналогичных задач сегодня выполняют на классических компьютерах, что подтверждают и сами исследователи. Они оговариваются, что их процессор не лишен изъянов. Главный вызов для них — выведение квантовых вычислений на новый уровень и работа над высокоэффективными квантовыми алгоритмами. Команда уверена в том, что с развитием технологии квантовое моделирование сможет применяться для все более сложных химических задач. Тогда индустрия выйдет за рамки классических вычислений, а моделирование поможет в поиске новых лекарств и источников энергии.

В 1985 году Дэвидом Дойчем (David Deutsch) из Оксфордского университета были описаны первые попытки моделирования различных состояний с помощью квантовых вычислений. Однако первый жизнеспособный алгоритм был оформлен Питером Шором (Peter Shor) из Массачусетского технологического института почти 10 лет спустя.

Как отмечает научный журналист Филип Бол (Philip Ball) после этого идея сделать квантовый компьютер быстрее традиционного затмила изначальную цель, которая заключалась в изучении квантовой природы различных явлений.

Эксперимент IBM — это продолжение тех исследований, которые уже были проведены ранее. Например, летом 2016 года группа исследователей, возглавляемая профессорами Маркусом Рейером (Markus Reiher) и Маттиасом Троером (Matthias Troyer) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, прибегла к квантовым вычислениям в процессе изучения сложной химической реакции.

Корпоративные решения в этой сфере еще только набирают обороты. В гонке с IBM участвует лаборатория Google, которая уже пытается коммерциализировать свой продукт. Ряд исследователей получил доступ к платформе, и согласно официальным заявлениям корпорации, система продемонстрирует свое превосходство над действующими суперкомпьютерами уже к концу 2017 года.

Разрешение основных вопросов химического моделирования, по словам журналиста Филипа Бола, возможно, лежит в адиабатических квантовых вычислениях (AQC). Этот подход является основой D-Wave One — первого коммерческого квантового компьютера. Хотя его достоинства в качестве эффективного инструмента для квантовых вычислений ставятся под сомнение, исследователи со всего мира стараются получить к нему доступ.

/ Flickr / Steve Jurvetson / CC

В прошлом году исследователи Google развили идею и представили прототип устройства, которое сочетает в себе AQC с «цифровым» подходом. На основе такого принципа работы в 2016 году Google удалось провести моделирование для молекулы водорода.

Так или иначе, во всех описанных случаях исследователи сталкивались с проблемой масштабирования. Для ее решения специалисты активным образом прорабатывают и совершенствуют алгоритмическую составляющую. Эту тему мы постараемся рассмотреть в одном из следующих материалов нашего блога на Хабре.

P.S. Несколько материалов из нашего блога на Хабре:

• Первый суперкомпьютер DGX-1 на базе Tesla V100 применят в медицине
• IBM открыла доступ к новому 16-кубитному квантовому процессору

P.P.S. Материалы из «Первого блога о корпоративном IaaS»:

• Решение распространенных проблем в облаке IaaS на базе гипервизора VMware
• Оптимизация производительности в vSphere: решение основных проблем с CPU
• Как справиться с пиковыми нагрузками при помощи IaaS

Автор: ИТ-ГРАДовец

Источник