Nors kvantiniai kompiuteriai kol kas egzistuoja tik pradinėje tyrimų stadijoje, mokslininkai nepailsdami plečia jų galimybes. Neseniai tyrinėtojų komanda panaudojo dviejų kvantinių bitų (kubitų) sistemą vandenilio molekulės energijoms modeliuoti ir nustatė, jog šiuo būdų skaičiavimai atlikti labai tiksliai.
Nors kvantiniai kompiuteriai kol kas egzistuoja tik pradinėje tyrimų stadijoje, mokslininkai nepailsdami plečia jų galimybes. Neseniai tyrinėtojų komanda panaudojo dviejų kvantinių bitų (kubitų) sistemą vandenilio molekulės energijoms modeliuoti ir nustatė, jog šiuo būdų skaičiavimai atlikti labai tiksliai.
Eksperimento metu naudojant iteracinius algoritmus buvo skaičiuojamas fazinis poslinkis. Kvantinės sistemos prototipas kol kas negali būti tiesiogiai pritaikytas didesnio skaičiavimų pajėgumo sistemoms kurti, tačiau potencialiai gali padėti apskaičiuoti ir sudėtingesnių molekulių energijas. Taip būtų galima sutaupyti daug laiko, lyginant su skaičiavimais, atliktais naudojant įprastinius kompiuterius.
Pasaulyje egzistuoja tam tikrų situacijų, kurias „klasikiniai“ kompiuteriai gali tik aproksimuoti, ir jie atlieka tokias funkcijas gan prastai, tam sugaišta daug laiko ir palieka dideles neapibrėžtis. Tai galioja, pavyzdžiui, kvantinių dalelių būsenų skaičiavimams. Modeliuojant kvantines sistemas, nėra jokio kito geresnio įrankio, kaip kita kvantinė sistema, kurioje būtų galima saugoti ir apdoroti procesą apibūdinančius duomenis. Kvantinių kompiuterių pranašumas yra tai, kad jie vienu metu gali tirti kelias įmanomas būsenas, nors kaip rezultatą galima išmatuoti tik vieną būseną.
Kai įprastiniai kompiuteriai apdoroja bitus – nuliukų ir vienetukų sekas, kvantiniai kompiuteriai apdoroja bitų analogus kubitus, arba kvantinius bitus. Kubituose galima įrašyti ne tik nulį arba vienetą, bet ir jų superpoziciją. Modeliuojant vandenilio molekulės energijos lygmenis, būtina apskaičiuoti atstumus tarp dviejų vandenilio molekulę sudarančių atomų ir atsižvelgti į skirtingų sužadinimo lygių poveikius. Mokslininkų komanda tokiam modeliavimui pritaikė trijų etapų metodą: molekulės banginė funkcija užkoduojama naudojant kubitus, tada, panaudojant kvantinius loginius įtaisus, imituojamas jos kitimas laike, ir tada pritaikomas iteracinis fazės įvertinimo algoritmas, kuriuo sumažinama modeliavimo paklaida. Norėdami rasti energiją, tyrinėtojai apskaičiavo molekulės banginės funkcijos fazės poslinkį. Šiuo atveju poslinkis buvo užkoduotas bitų seka; kiekvienas bitas buvo skaičiuojamas atskirai, naudojant minėtąją dviejų kubitų sistemą.
Eksperimento rezultatai labai artimai sutapo su mokslui žinomu vandenilio energijos kitimu priklausomai nuo atstumo tarp molekulę sudarančių atomų. Tai rodo, jog šis metodas puikiai tinka molekulių energijoms tirti. Nors pats matematinis aparatas, t. y. iteracinių algoritmų panaudojimas banginei funkcijai įvertinti, pasirodė esąs patikimas, pačią dviejų kubitų sistemą galima pritaikyti tik vandenilio molekulei modeliuoti. Norint tai atlikti su didesnėmis molekulėmis, tektų panaudoti daugiau kubitų ir sudėtingesnę kvantinės optikos logiką; šiuo metu tokių sistemų būsenų matavimo tikslumas yra pernelyg žemas. Nepaisant šių apribojimų, darbas sėkmingai pademonstravo kvantinių kompiuterių potencialą bei kvantinio skaičiavimo metodus, kuriuos jau galima panaudoti praktiškai.
Parengta pagal: „Two-qubit quantum system used to model the hydrogen molecule“ (ARS Technica).
