Квантовая химия столкнулась с реальностью: на расчет одной молекулы уйдут годы

Новое теоретическое исследование, опубликованное в Physical Review B, ставит под сомнение скорый триумф квантовых компьютеров в химии. Авторы проанализировали два главных алгоритма для расчета молекул — VQE и QPE. Выводы неутешительны: VQE на современных шумных машинах для молекулы Cr₂ потребует 24 лет вычислений.

Квантовая химия столкнулась с реальностью: на расчет одной молекулы уйдут годы

Квантовые компьютеры обещали революцию в химии — новые лекарства, эффективные батареи и прорыв в материаловедении. Но новое исследование, опубликованное в Physical Review B, показывает, что путь к этим обещаниям оказался гораздо длиннее, чем предполагалось.

Авторы проанализировали два основных алгоритма, на которые возлагали надежды: VQE для современных шумных машин и QPE для будущих отказоустойчивых систем.

Для VQE главная проблема — время. Расчет даже относительно небольшой молекулы димерного хрома (Cr₂) потребует около 24 лет непрерывных вычислений. Декогеренция разрушает точность, а с ростом размера молекулы время растет катастрофически. QPE сталкивается с другой трудностью. Алгоритму нужно точное начальное приближение, но с увеличением числа частиц перекрытие между подготовленным и истинным состоянием падает экспоненциально. Это явление, известное как «катастрофа ортогональности», делает вероятность правильного расчета ничтожно малой даже для идеального квантового компьютера.

Исследователи приходят к неожиданному выводу: классические методы вычислительной химии пока остаются вполне конкурентоспособными, а в некоторых случаях превосходят квантовые подходы. Прорыв потребует не просто улучшения процессоров, а принципиально новых алгоритмов и методов подготовки данных. До настоящего квантового преимущества в химии — еще десятилетия работы.

Читайте также

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Российский 3D-принтер печатает керамические узлы для авиадвигателей, выдерживающие 1500 °C

Российский 3D-принтер печатает керамические узлы для авиадвигателей, выдерживающие 1500 °C

Алгоритм МГУ выявляет скрытые ошибки в данных для обучения ИИ

Алгоритм МГУ выявляет скрытые ошибки в данных для обучения ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Новое исследование объяснило, почему мы пишем злые комментарии в соцсетях

Новое исследование объяснило, почему мы пишем злые комментарии в соцсетях

Древние листья предсказали судьбу современных лесов при глобальном потеплении

Древние листья предсказали судьбу современных лесов при глобальном потеплении

Ученые Стаффордширского университета раскрыли тайну проклятия мумий

Ученые Стаффордширского университета раскрыли тайну проклятия мумий

Радиационный жилет AstroRad для астронавтов оказался эффективнее ожиданий во время солнечных бурь

Радиационный жилет AstroRad для астронавтов оказался эффективнее ожиданий во время солнечных бурь