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Nos últimos anos, a pesquisa e o desenvolvimento de computadores quânticos fizeram progressos consideráveis. Cálculos químicos quânticos para estruturas eletrônicas de átomos e moléculas estão atraindo grande atenção como uma das aplicações mais promissoras dos computadores quânticos. A fim de utilizar cálculos químicos quânticos para química e campos relacionados, é essencial desenvolver métodos de otimização de geometria para encontrar a estrutura mais estável das moléculas. A otimização da geometria requer cálculos de derivadas de energia em relação às coordenadas nucleares das moléculas.
O método de diferenças finitas é uma abordagem para cálculos de derivadas de energia. Em um computador clássico, os cálculos baseados neste método para sistemas unidimensionais requerem pelo menos duas avaliações da energia. Pesquisas anteriores mostraram que um computador quântico, por outro lado, requer apenas uma única consulta para calcular as derivadas de energia com base no método de diferenças finitas, independentemente do número de graus de liberdade. No entanto, circuitos quânticos relevantes para algoritmos quânticos capazes de realizar cálculos de derivadas de energia não foram implementados.
Um grupo de pesquisa, incluindo o Dr. Kenji Sugisaki, o professor Kazunobu Sato e o professor emérito Takeji Takui, da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade Metropolitana de Osaka, estendeu com sucesso o algoritmo de estimativa de diferença de fase quântica, um algoritmo quântico geral para cálculos diretos de lacunas de energia, para permitir o cálculo direto das diferenças de energia entre duas geometrias moleculares diferentes. Isso permite o cálculo, com base no método de diferenças finitas, de derivadas de energia em relação a coordenadas nucleares em um único cálculo.
Além disso, o grupo de pesquisa aplicou os cálculos de derivada de energia desenvolvidos para executar otimizações de geometria de H2LiH, BeH2e n2 moléculas sem calcular as energias totais, demonstrando a utilidade do método desenvolvido. O grupo também discutiu como os circuitos quânticos podem ser montados de acordo com diferentes graus de liberdade das moléculas.
Esta pesquisa é a mais recente de uma série de artigos dos pesquisadores sobre cálculos químicos quânticos em computadores quânticos. “Nossas descobertas mais recentes nos aproximam um pouco mais da aplicação de cálculos químicos quânticos em um computador quântico para problemas do mundo real”, disse o Dr. Sugisaki. “Como os cálculos de derivadas de energia são usados não apenas para otimizações de geometria molecular, mas também para vários cálculos de propriedades moleculares, espera-se que a aplicação de nosso método desempenhe um papel muito importante em uma ampla gama de campos relacionados, como em sílico descoberta/projeto de drogas e desenvolvimento de materiais.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade Metropolitana de Osaka. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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