В настоящее время существует огромный разрыв между теми задачами в химии, для решения которых квантовые компьютеры могли бы быть полезны — такими как исследования квантовой динамики реакций и спектроскопия, — и тем, что на самом деле можно смоделировать с помощью современных квантовых компьютеров, даже с использованием самых мощных квантовых платформ от IBM, Google или Rigetti. Проблема заключается в том, что большинство известных квантовых вычислительных алгоритмов требует аппаратных возможностей и глубины квантовых цепей, которые в разы превышают текущие масштабы.
Закрытие так называемого «квантово-вычислительного разрыва» крайне важно для того, чтобы квантовые вычисления стали применимыми в химии, выходя за пределы простых демонстраций концепций, которые разрабатывались до сих пор. Один из подходов заключается в поиске платформ, способных эффективно реализовывать на аппаратном уровне молекулярные задачи, представляющие интерес для исследователей. Именно на это нацелен Центр квантовой динамики в области модульных квантовых устройств.
«Центр совершает значительные шаги в области квантового моделирования сложных химических систем, используя передовые программируемые платформы Kerr-cat и обычные квантовые вычислительные платформы», — говорит Виктор С. Батиста, профессор химии Йельского университета и директор Центра.
«Это новаторское исследование нацелено на демонстрацию исключительного потенциала бозонных модульных устройств в квантовом моделировании химической динамики», — объясняет Батиста. «Сосредоточив внимание на создании модульных платформ квантовой электродинамики с использованием трехмерных квантовых схем (cQED) и разработке новых алгоритмов для этих систем, Центр предлагает трансформационные подходы для продвижения наших знаний о фотоиндуцированной квантовой динамике реакций, вибронных взаимодействиях, квантовой химической динамике и методах квантового машинного обучения».
Центр, финансируемый Национальным научным фондом США, включает 80 исследователей и партнеров из Йельского университета и других научных учреждений.