Ssylka

Квантовое превосходство: предскажет ли QML протонное сродство точнее суперкомпьютеров?

Исследовательская группа под руководством Кеннета Мерца, доктора философии из Центра вычислительных наук о жизни Кливлендской клиники, успешно применила квантовое машинное обучение (QML) на реальном квантовом оборудовании. Целью было предсказание протонного сродства — фундаментального химического показателя — с точностью, превышающей возможности классических вычислительных методов. В исследовании также принимала участие Хонгни Джин, доктор философии.
Квантовое превосходство: предскажет ли QML протонное сродство точнее суперкомпьютеров?
Изображение носит иллюстративный характер

Протонное сродство определяет способность молекулы притягивать и удерживать протон. Этот процесс является основополагающим для множества химических реакций, критически важных для жизни. Однако изучение протонного сродства, особенно в газовой фазе, сопряжено со значительными экспериментальными трудностями.

Экспериментальное исследование протонного сродства в газовой фазе затруднено несколькими факторами. Большинство соединений плохо испаряются, а нагревание может привести к их разрушению. Кроме того, такие эксперименты требуют значительных временных затрат и обычно ограничиваются молекулами малого или среднего размера.

Именно эти экспериментальные сложности делают протонное сродство идеальной задачей для тестирования возможностей квантовых вычислений, как отмечает доктор Мерц. Квантовые методы позволяют моделировать сложные химические процессы, обходя ограничения физических экспериментов.

Исследователи использовали приложения квантового машинного обучения (QML), создав гибридную квантово-классическую модель с применением квантовых схем и квантовых вентилей. Критически важным аспектом работы стало использование реального квантового оборудования, а не только симуляторов. Как сообщила доктор Джин, модель QML обучалась на основе 186 различных факторов.

Квантовые вычисления представляют собой принципиально новый подход к обработке информации. В отличие от классических компьютеров, использующих биты (последовательности 0 и 1) и логические вентили, квантовые компьютеры оперируют кубитами. Кубиты могут существовать во множестве состояний одновременно, что позволяет обрабатывать огромное количество информации параллельно с помощью квантовых вентилей.

Такая способность квантовых систем одновременно исследовать все потенциальные исходы делает их незаменимыми для решения задач химии, где поведение молекул может иметь практически неограниченное число вариантов. Классическое машинное обучение уже доказало свою пользу в химии для корреляции структур с физико-химическими свойствами и предсказания исходов реакций.

Результаты, опубликованные в журнале Journal of Chemical Theory and Computation, показали, что разработанная модель QML предсказывает протонное сродство более точно, чем классические вычислительные подходы. Это стало убедительной демонстрацией потенциала QML в решении практических задач вычислительной химии.

Доктор Мерц подчеркнул, что данный проект был одним из первых опытов его группы с QML. Он выразил уверенность, что машинное обучение, усиленное мощью квантовых вычислений, способно превзойти по вычислительной мощности даже самые передовые суперкомпьютеры применительно к задачам химии.

Успешное применение QML на реальном квантовом оборудовании открывает новые горизонты для предсказательной химии. Способность квантовых компьютеров обрабатывать колоссальные объемы информации о возможных состояниях молекул обещает революционные изменения в точности и скорости химических расчетов.


Новое на сайте

16943От сада чудес до протеина из атмосферы 16942Кратковременный сон наяву: научное объяснение пустоты в мыслях 16941Спутники Starlink создают непреднамеренную угрозу для радиоастрономии 16940Аутентификационная чума: бэкдор Plague год оставался невидимым 16939Фиолетовый страж тайских лесов: редкий краб-принцесса явился миру 16938Хроники мангровых лесов: победители фотоконкурса 2025 года 16937Танцевали ли планеты солнечной системы идеальный вальс? 16936Ай-ай: причудливый лемур, проклятый своим пальцем 16935Как рентгеновское зрение раскрывает самые бурные процессы во вселенной? 16934Уязвимость нулевого дня в SonicWall VPN стала оружием группировки Akira 16933Может ли государственный фонд единолично решать судьбу американской науки? 16932Способна ли филантропия блогеров решить мировой водный кризис? 16931Взлом через промпт: как AI-редактор Cursor превращали в оружие 16930Мог ли древний кризис заставить людей хоронить мертвых в печах с собаками? 16929Какие наушники Bose выбрать на распродаже: для полной изоляции или контроля над...