Le processeur Sycamore de Google monté dans un cryostat, récemment utilisé pour démontrer la suprématie quantique et la plus grande simulation de chimie quantique sur un ordinateur quantique. Crédit :Rocco Ceselin
Une équipe de chercheurs avec l'équipe AI Quantum de Google (travaillant avec des collaborateurs non spécifiés) a mené la plus grande simulation chimique sur un ordinateur quantique à ce jour. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit leur travail et explique pourquoi ils pensent qu'il s'agit d'un pas en avant dans l'informatique quantique. Xiao Yuan de l'Université de Stanford a écrit un article Perspective décrivant les avantages potentiels de l'utilisation de l'ordinateur quantique pour effectuer des simulations chimiques et les travaux de l'équipe d'AI Quantum, publié dans le même numéro de revue.
Développer une capacité à prédire les processus chimiques en les simulant sur des ordinateurs serait très bénéfique pour les chimistes - actuellement, ils le font en grande partie par essais et erreurs. La prédiction ouvrirait la porte au développement d'une large gamme de nouveaux matériaux aux propriétés encore inconnues. Malheureusement, les ordinateurs actuels n'ont pas la mise à l'échelle exponentielle qui serait nécessaire pour un tel travail. À cause de ça, les chimistes espéraient que les ordinateurs quantiques interviendraient un jour pour assumer ce rôle.
La technologie informatique quantique actuelle n'est pas encore prête à relever un tel défi, bien sûr, mais les informaticiens espèrent les y amener dans un avenir proche. En attendant, de grandes entreprises comme Google investissent dans la recherche axée sur l'utilisation des ordinateurs quantiques une fois arrivés à maturité. Dans ce nouvel effort, l'équipe d'AI Quantum a concentré ses efforts sur la simulation d'un processus chimique simple - l'approximation Hartree-Fock d'un système chimique réel - dans ce cas particulier, une molécule de diazène subissant une réaction avec des atomes d'hydrogène, résultant en une configuration modifiée.
Comprendre comment programmer le système quantique Sycamore de Google n'a pas été difficile - la partie la plus difficile était de déterminer comment s'assurer que les résultats étaient précis - les ordinateurs quantiques sont notoirement sujets aux erreurs. La validation a été la véritable réussite de l'équipe AI Quantum. Ils l'ont fait en associant le système quantique à un ordinateur classique. Il a été utilisé pour analyser les résultats donnés par la machine Sycamore puis pour fournir de nouveaux paramètres. Ce processus a été répété jusqu'à ce que l'ordinateur quantique ait atteint une valeur minimale. L'équipe a également utilisé deux autres systèmes de contrôle, tous deux orientés vers le calcul des résultats pour repérer et corriger les erreurs.
Prédictions énergétiques des géométries moléculaires par le modèle Hartree-Fock simulé sur 10 qubits du processeur Sycamore. Crédit :Google
À gauche :L'énergie d'une chaîne linéaire d'atomes d'hydrogène lorsque la distance de liaison entre chaque atome est augmentée. La ligne continue est la simulation Hartree-Fock avec un ordinateur classique tandis que les points sont calculés avec le processeur Sycamore. À droite :deux métriques de précision (infidélité et erreur absolue moyenne) pour chaque point calculées avec Sycamore. « Raw » correspond aux données sans atténuation des erreurs de Sycamore. "+PS" est une donnée d'un type d'atténuation d'erreur corrigeant le nombre d'électrons. « + Purification » est un type d'atténuation des erreurs qui corrige le bon type d'état. « + VQE » est la combinaison de toutes les mesures d'atténuation des erreurs et d'une relaxation variationnelle des paramètres du circuit. Expériences sur H8, H10, et H12 montrent des améliorations de performances similaires lors de l'atténuation des erreurs. Crédit :Google
© 2020 Réseau Science X
