美國(guó)能源部艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的一組科學(xué)家開發(fā)了計(jì)算量子算法，能夠?qū)α孔酉到y(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行高效和高度精確的模擬。這些算法對(duì)復(fù)雜材料的物理和化學(xué)有了更深入的了解，它們將在現(xiàn)有和即將到來(lái)的量子計(jì)算機(jī)上工作。

科學(xué)家利用先進(jìn)計(jì)算機(jī)的力量來(lái)加速凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)，對(duì)復(fù)雜量子力學(xué)以及它們?nèi)绾卧诔痰臅r(shí)間內(nèi)發(fā)生變化進(jìn)行建模。目前的高性能計(jì)算機(jī)可以對(duì)非常簡(jiǎn)單的小型量子系統(tǒng)的屬性進(jìn)行建模，但更大或更復(fù)雜的系統(tǒng)會(huì)迅速擴(kuò)大計(jì)算數(shù)量，這減緩了計(jì)算的速度。

新的算法通過自適應(yīng)地生成，然后調(diào)整計(jì)算機(jī)需要做出的 " 有根據(jù)的猜測(cè) " 的數(shù)量和種類，準(zhǔn)確描述出系統(tǒng)的最低能量狀態(tài)，從而挖掘現(xiàn)有量子計(jì)算機(jī)的能力。這些算法是可擴(kuò)展的，這使它們能夠用現(xiàn)有的 " 有噪聲 "（脆弱和容易出錯(cuò)）的量子計(jì)算機(jī)以及它們將來(lái)的迭代來(lái)準(zhǔn)確地模擬更大的系統(tǒng)。

" 對(duì)自旋和分子系統(tǒng)進(jìn)行精確建模只是目標(biāo)的第一部分，" 科學(xué)家說，" 在應(yīng)用中，我們看到這被用來(lái)解決復(fù)雜的材料科學(xué)問題。憑借這兩種算法的能力，我們可以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)者控制材料的特性，如磁性、超導(dǎo)性、化學(xué)反應(yīng)和光能轉(zhuǎn)換。"

科學(xué)家總結(jié)：" 我們的長(zhǎng)期目標(biāo)是達(dá)到材料的‘量子優(yōu)勢(shì)’，即利用量子計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)今天任何超級(jí)計(jì)算機(jī)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的能力。"

該研究論文題為 "Adaptive Variational Quantum Dynamics Simulations"，已發(fā)表在 PRX QUANTUM 期刊上。