Seoul, Sydkorea
Publicerat: 21 november 2024, 12:00
Forskare vid Korea Institute of Science and Technology (KIST) har utvecklat en ny teknik som använder högdimensionella kvantenheter, så kallade qudits, för att utföra kvantkemiska beräkningar med hög precision. Den nya metoden minskar behovet av resurskrävande felkorrigering, vilket gör kvantberäkningar mer tillgängliga för praktiska tillämpningar.
Studien, som publicerats i Science Advances, visar att forskarna har lyckats uppnå kemisk noggrannhet i simuleringar av molekyler med betydligt färre resurser än traditionella metoder kräver.
Qudits: Framtidens kvantenhet
Traditionella kvantbitar (qubits) kan representera tillstånden 0 och 1, medan qudits kan ha flera tillstånd, som 0, 1 och 2, vilket gör dem mer lämpade för komplexa beräkningar. Forskarna implementerade qudits med hjälp av fotoners orbitala vinkelmoment, där faserna justerades med holografiska bilder för att möjliggöra högdimensionella beräkningar utan behov av avancerade kvantportar.
Viktiga framsteg inom kvantkemi
Forskarteamet använde algoritmen Variational Quantum Eigensolver (VQE), en hybridmetod som kombinerar kvantdatorer och klassiska datorer, för att:
- Beräkna bindningslängder för vätemolekyler (H₂) i fyra dimensioner.
- Simulera litiumhydrid (LiH) i 16 dimensioner – en banbrytande prestation för fotonbaserade system.
Det är första gången som 16-dimensionella beräkningar har realiserats i fotoniska system. Till skillnad från liknande system från IBM och Google, som kräver omfattande felkorrigering, uppnådde KIST:s metod kemisk noggrannhet utan några sådana tekniker.
Praktiska tillämpningar
Denna nya teknik förväntas få bred användning inom flera områden:
- Läkemedelsutveckling: Simuleringar av molekylära egenskaper för att designa effektiva läkemedel.
- Batteriforskning: Förbättring av material för energilagring.
- Klimatmodellering: Lösningar på komplexa klimatrelaterade problem.
– ”Genom att säkra qudit-baserad kvantdatorsteknik som kräver färre resurser, ser vi potential för användning inom en rad praktiska fält,” säger Dr. Hyang-Tag Lim, ledare för forskningen.
Nästa steg
Forskarna planerar att fortsätta utveckla tekniken för att utforska fler tillämpningar och förbättra kvantberäkningarnas kapacitet, med fokus på industrins och forskningens behov.
Källa: National Research Council of Science and Technology
Taggar: Kvantdatorer, Qudits, Kvantkemi, Fotonbaserad beräkning, Teknologiutveckling