美国能源部艾姆斯实验室的一组科学家开发了计算量子算法，能够对量子系统的静态和动态特性进行高效和高度精确的模拟。这些算法对复杂材料的物理和化学有了更深入的了解，它们将在现有和即将到来的量子计算机上工作。

科学家利用先进计算机的力量来加速凝聚态物理学的发现，对复杂量子力学以及它们如何在超短的时间内发生变化进行建模。目前的高性能计算机可以对非常简单的小型量子系统的属性进行建模，但更大或更复杂的系统会迅速扩大计算数量，这减缓了计算的速度。

新的算法通过自适应地生成，然后调整计算机需要做出的“有根据的猜测”的数量和种类，准确描述出系统的最低能量状态，从而挖掘现有量子计算机的能力。这些算法是可扩展的，这使它们能够用现有的“有噪声”（脆弱和容易出错）的量子计算机以及它们将来的迭代来准确地模拟更大的系统。

“对自旋和分子系统进行精确建模只是目标的第一部分，”科学家说，“在应用中，我们看到这被用来解决复杂的材料科学问题。凭借这两种算法的能力，我们可以指导实验者控制材料的特性，如磁性、超导性、化学反应和光能转换。”

科学家总结："我们的长期目标是达到材料的‘量子优势’，即利用量子计算来实现今天任何超级计算机都无法实现的能力。”

该研究论文题为"Adaptive Variational Quantum Dynamics Simulations"，已发表在PRX QUANTUM期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.2.030307

标签： 算法 量子计算机