Как сделать выхлоп автомобилей более чистым
Окисление угарного газа описано с помощью квантового алгоритма
Ученые из Российского квантового центра использовали квантовые алгоритмы для моделирования нескольких молекул, в том числе кислорода и углекислого газа, участвующих в процессах окисления угарного газа. В перспективе полученные результаты могут быть применены при разработке технологии снижения выбросов угарного газа.
Фото: Олег Харсеев, Коммерсантъ
Научная работа выполнена по программе уже завершившегося сотрудничества Российского квантового центра с автопроизводителем Nissan. Реализация подобных проектов будет предложена крупнейшим игрокам рынка, интерес к технологии проявляют китайский и индийский автопром.
Моделирование сложных квантовых систем для их последующего использования в промышленности и фармацевтике — одна из наиболее труднореализуемых задач в квантовой химии. Вычислительная мощность классических компьютеров и суперкомпьютеров не позволяет рассчитать свойства больших молекул с высокой точностью. В то же время применение квантовых вычислительных устройств пока что сопряжено с высоким уровнем ошибок и шумов.
В ходе работы над проектом ученым удалось реализовать гибридный подход, который сочетает расчеты на классическом и квантовом вычислителях. Команда проанализировала множество реализаций квантового вариационного алгоритма ADAPT-VQE и предложила его модификацию, позволяющую значительно сократить требуемые для моделирования ресурсы, в частности требующееся количество измерений. Это позволило смоделировать набор молекул, участвующих в процессах окисления монооксида углерода, с использованием симулятора 20-кубитного квантового процессора.
«Квантовая химия — одно из наиболее активно исследуемых направлений для демонстрации полезного квантового превосходства. Практическую значимость квантово-химического моделирования трудно переоценить: такие задачи возникают в широком спектре областей — от фармакологии до нефтегаза. Сегодня мы обсуждаем возможности сотрудничества в области квантовой химии с автопроизводителями Китая и Индии. Стоит отметить, что подобного рода задачи требуют не только развития «железа», но и работу над квантовыми алгоритмами. Именно квантовые алгоритмы и программное обеспечение — основной фокус проекта QBoard, спин-оффа Российского квантового центра»,— подчеркнул Алексей Федоров, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра.
Российский квантовый центр (РКЦ) — научно-технологический центр уникального для России формата, за короткое время занявший лидирующие позиции в своей области научных исследований, а также в разработке высокотехнологичных коммерческих продуктов на основе квантовых технологий. Команда исследователей РКЦ насчитывает более 500 ученых, включая ведущих российских и мировых специалистов. За 12 лет существования РКЦ сформировал 19 научных групп и проектов, восемь технологических стартапов, построил 16 лабораторий, организовал и провел шесть больших международных конференций и основал три научные школы. Именно РКЦ в 2018 году первым в мире запустил квантовый блокчейн, а сейчас участвует в проекте по созданию квантового компьютера под эгидой госкорпорации «Росатом».
Использованы материалы статьи.