Uno de los desafíos más importantes en el esfuerzo global de I + D hacia mejores tecnologías energéticas, la simulación de materiales eficiente y precisa, puede estar un paso más cerca de ser resuelto. basado en nuevas técnicas lanzadas por Phasecraft, una startup de software cuántico con sede en el Reino Unido.
El nuevo estudio revisado por pares en el Revisión física B La revista de la Sociedad Estadounidense de Física establece una técnica novedosa para modelar partículas fermiónicas, como los electrones, que reduce significativamente los recursos de hardware cuántico necesarios para realizar simulaciones.
Joel Klassen de Phasecraft, quién codirigió el estudio, explicado, "Una de las aplicaciones potenciales más interesantes para la computación cuántica es la simulación de sistemas físicos como materiales. Usando nuevas herramientas, como computadoras cuánticas, Desarrollar una mejor comprensión de cómo funciona el mundo natural ha llevado históricamente a menudo a importantes avances tecnológicos. Nuestros resultados reducen los recursos necesarios para realizar estas simulaciones, acercando esta aplicación a la realidad ".
"Muchos campos importantes, como la química y la ciencia de los materiales, se ocupan de la dinámica de las partículas de fermiones en sistemas físicos, en forma de electrones. Los fermiones son muy difíciles de simular en computadoras normales, por lo que poder simularlos de manera eficiente en un dispositivo cuántico proporcionaría un camino más rápido para abordar problemas difíciles en estas áreas de investigación, como comprender la superconductividad de alta temperatura o mejorar la eficiencia de la reacción química, "dijo Charles Derby, un miembro del equipo Phasecraft y Ph.D. candidato a la UCL, quien codirigió la investigación.
"Nuestra representación compacta de fermiones supera a todas las representaciones anteriores, mejorando el uso de la memoria y el tamaño del algoritmo en al menos un 25%, un paso significativo hacia aplicaciones científicas prácticas en computadoras cuánticas a corto plazo".
Aunque el hardware cuántico ha experimentado mejoras significativas en los últimos años, los dispositivos existentes siguen siendo limitados y propensos a una acumulación de errores, y existe una brecha entre lo que puede hacer el hardware y los recursos que necesita el software. La nueva técnica de modelado no solo ayuda a cerrar esta brecha, pero tiene la ventaja adicional de poder detectar errores en el cálculo. Los autores principales, junto a sus colaboradores, Toby Cubitt y Johannes Bausch en Phasecraft, exponga cómo se podría utilizar esta función adicional para ayudar a solucionar estos errores.
Sobre la base de estos hallazgos, Phasecraft está llevando a cabo experimentos a pequeña escala para demostrar estas mejoras de recursos y métodos de mitigación de errores en hardware cuántico. además de trabajar con socios industriales establecidos para explorar cómo se pueden aplicar a la simulación de material de batería.
"Otra parte convincente de este nuevo enfoque es la detección y mitigación de errores integrados en la codificación del fermión, que son particularmente importantes a corto plazo, hardware cuántico ruidoso, ", explicó el consultor y colaborador de investigación de Phasecraft, Johannes Bausch.
El cofundador y colaborador de investigación de Phasecraft, Toby Cubitt, comentó "En Phasecraft, Nuestro objetivo es acelerar la línea de tiempo para obtener una ventaja cuántica. Esta nueva investigación continúa nuestros logros pioneros en la creación de compactos, eficiente en el uso de recursos, Software resistente a errores diseñado para la capacidad limitada del hardware cuántico a corto plazo. Al desarrollar estas nuevas técnicas que se ajustan a las limitaciones del hardware cuántico, Phasecraft puede permitir avances potenciales en eficiencia energética y almacenamiento, química, y mucho más allá ".
