Niedawny przełom Qunova Computing wykorzystujący algorytm HiVQE pozwolił nie tylko osiągnąć efekt chemiczny dokładność na kilku komputerach kwantowych NISQ, ale także przyspieszyło obliczenia 1000 razy.
Postęp ten znacząco zawęża lukę w osiągnięciu przewagi kwantowej w chemii, oferując potencjał zrewolucjonizowania sposobu, w jaki podchodzimy do złożonych problemów chemicznych za pomocą obliczenia kwantowe. To osiągnięcie stanowi poważny krok w kierunku praktycznych i skalowalnych zastosowań kwantowych w przemyśle chemicznym.
Przełomowe wyniki w obliczeniach kwantowych
Qunova Computing, firma opracowująca oprogramowanie kwantowe dla sektorów chemicznego, farmaceutycznego i inżynierii przemysłowej, ogłosiła dzisiaj, że jej algorytm osiągnął bezprecedensowy poziom dokładności w testach na trzech różnych komputerach kwantowych ery Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ), każdy o różnych parametrach. liczba kubitów. W każdym teście algorytm dawał wyniki z dokładnością poniżej progu 1,6 milihartreesa wymaganego w praktycznych zastosowaniach chemii kwantowej, co jest standardem określanym jako „dokładność chemiczna”. Jest to pierwszy przypadek osiągnięcia takiej dokładności na komercyjnie dostępnym komputerze kwantowym.
Pionierskie osiągnięcia zaprezentowane na żywo
„To bardzo ekscytujący wynik dla naszego zespołu, a także szerzej dla społeczności komputerów kwantowych” – powiedział June-Koo Kevin Rhee, dyrektor generalny i założyciel Qunova Computing. „Te wyniki pokazują, że jesteśmy w stanie sprostać wymaganiom użytkowników przemysłowych w zakresie istniejących maszyn NISQ. Przewidujemy, że przeprowadzenie podobnej demonstracji na maszynie NISQ z zaledwie 40 kubitami może zapewnić użytkownikom przemysłowym rzeczywistą przewagę kwantową. W tym celu nasz zespół spędzi nadchodzące miesiące na przygotowywaniu eksperymentów, które pozwolą potwierdzić, czy ta teoria jest poprawna.”
Wydajność algorytmu niezależna od sprzętu
Podczas Korei Kwantowej 2024 W tym przypadku Qunova wykazała dokładność chemiczną przy użyciu 20-kubitowej maszyny IQM. Tę demonstrację prowadzono pomyślnie przez 3 dni z rzędu, w celu uzyskania na żywo podczas wydarzenia szacunków zużycia energii dla trzech różnych geometrii siarczku litu (Li2S) przez godzinę dziennie każdego dnia. Wcześniej, w 24-kubitowym eksperymencie z wykorzystaniem procesora IBM Quantum Eagle, Qunova wykazała również, że jej algorytm może osiągnąć dokładność obliczeniową 0,1 milihartree w modelowaniu energii stanu podstawowego siarczku litu, co znacznie przekracza wymagania dotyczące dokładności chemicznej . Firma osiągnęła ostatnio także porównywalne wyniki, korzystając z komputera kwantowego IBEX Q1 – maszyny jonowej firmy AQT, która obsługuje do 20 kubitów.
Wyniki te wskazują, że algorytm kwantowy opracowany przez firmę Qunova jest niezależny od sprzętu. Testy te przeprowadzono na szeregu różnych cząsteczek, w tym na siarczku litu, siarkowodorze, wodzie i metanie.
Partnerstwa branżowe i przyszłe zastosowania
„Wyniki zademonstrowane przez Qunova stanowią ważny kamień milowy dla użytkowników końcowych chcących wykorzystać sprzęt kwantowy do zastosowań w dziedzinie chemii. IQM ma przyjemność dostarczyć sprzęt, na którym wielokrotnie przeprowadzano tę demonstrację przez wiele dni podczas tegorocznej imprezy Quantum Korea. Nasz komercyjny system kwantowy działał niezawodnie i wraz z zaawansowanym algorytmem Qunova pokazał, że wkraczamy obecnie w erę, w której obliczenia kwantowe mogą zapewnić użytkownikom prawdziwą wartość w postaci nowych aplikacji biznesowych” – powiedział dr Peter Eder, dyrektor ds. partnerstw strategicznych w IQM Quantum Computers.
„W AQT naszym celem jest rozwiązywanie problemów wykraczających poza klasyczne możliwości obliczeniowe, przesuwając granice w celu zaspokojenia potrzeb biznesowych. Dostarczenie sprzętu kwantowego, na którym Qunova była w stanie osiągnąć dokładność chemiczną, jest doskonałym przykładem wartości, jaką chcemy zapewnić naszym partnerom. Wyniki tego eksperymentu, w którym wykorzystano nasz 20-kubitowy system uwięzionych jonów, pokazują, że rozwiązanie Qunova jest naprawdę niezależne od sprzętu, co jest imponującym osiągnięciem. Dzięki naszemu rozwiązaniu w chmurze ARNICA nadal angażujemy się w przyspieszanie odkryć kwantowych i udostępnianie tej rewolucyjnej technologii” – dodał dr Thomas Monz, dyrektor generalny AQT.
Nowa era wydajności kwantowej
W przeciwieństwie do symulacji przeprowadzanych na klasycznych komputerach przy użyciu tradycyjnych wariacyjnych kwantowych solwerów Eigen (VQE), które nie są skalowalne, rozwiązanie Qunova działa na wszystkich typach komputerów kwantowych i zapewnia dokładność obliczeniową wystarczającą do przeprowadzania zaawansowanych obliczeń w chemii. Tymczasem VQE działające w systemach kwantowych nie osiągnęły jak dotąd dokładności chemicznej. Qunova osiągnęła to dzięki nowemu rodzajowi uproszczonego VQE, nazwanego „HiVQE” lub „Handover Iteration VQE”.
Wyniki pokazują, że użycie tego rozwiązania HiVQE zmniejsza zasoby obliczeniowe wymagane do obliczenia tych problemów co najmniej 1000 razy w porównaniu z tradycyjnymi VQE. W związku z tym Qunova szacuje, że jej algorytm może zapewnić przewagę kwantową w obliczeniach chemicznych w porównaniu z klasycznymi komputerami przy użyciu maszyny NISQ mającej zaledwie 40–60 kubitów.
Kluczem do tego przełomu było opracowanie metody obliczeniowej bez przenoszenia błędów w procedurze obliczeń kwantowych. Dlatego też z tradycyjnego algorytmu VQE usunięto „pomiary słów Pauliego”, aby uprościć problemy i zebrać jedynie niezbędne dane związane z orbitalami każdej cząsteczki. Następnie wyniki te wprowadzono do klasycznych maszyn, aby bardzo szybko obliczyć wynik przy najniższej energii, co pozwala na osiągnięcie dokładności chemicznej. Dzięki temu obliczenia mogły przebiegać 1000 razy wydajniej.
