|
ДокладыВозможности квантовых симуляторов с классической архитектурой для молекулярного моделированияОбъединенный институт ядерных исследований, Лаборатория информационных технологий им. М. Г. Мещерякова, ул. Жолио-Кюри, 6, 141980 г. Дубна, Московская область, Россия Квантовые компьютеры обладают потенциалом решать проблемы, которые оказываются вычислительно сложными для некоторых классических алгоритмов. Однако создание физических квантовых устройств с большим количеством кубитов и высокой стабильностью остается на текущий момент времени сложной задачей. Использование классических компьютеров для моделирования квантовых вычислений с помощью квантовых программных симуляторов позволяет осуществлять как проверку гипотез перед запуском на квантовых устройствах, так и решать реальные задачи. Исследования и разработка квантовых алгоритмов для молекулярного моделирования, фундаментально связанного с пониманием квантовых свойств материи, являются одними из самых сложных и перспективных в квантовых вычислениях. В ЛИТ ОИЯИ на суперкомпьютере (СК) «Говорун» проведена серия вычислительных экспериментов с использование квантовых симуляторов QuEST, Qiskit, CuQuantum, библиотеки программного обеспечения для квантовых вычислений PennyLane, генератора квантовых схем Circ, способных работать на различных вычислительных архитектурах. Рассмотрены преимущества и ограничения симуляторов с классической архитектурой по сравнению с физическими квантовыми устройствами, различные инструменты для создания и отладки квантовых алгоритмов на классических компьютерах. Показаны ключевые аспекты использования квантовых симуляторов для построения многочастичных волновых функций молекул и вычисления ожидаемых значений молекулярных гамильтонианов, особое внимание уделяется реализации алгоритма квантовой оценки фазы (QPEA) и вариационным квантовым методам, таким как вариационный квантовый собственный решатель (VQE). В заключении обсуждаются текущие проблемы и перспективы дальнейшего развития классических симуляторов для более точного моделирования квантовых процессов, предоставляющих ценную предварительную информацию для следующего поколения квантовых компьютеров.
Материалы доклада |
