量子計算機就像經(jīng)典計算機一樣，只有我們提供的指令好。盡管量子計算是當(dāng)今科學(xué)界最熱門的話題之一，但對于量子計算機來說，指令或算法還有很長的路要走。加州理工學(xué)院布倫化學(xué)教授石榴石陳正在解決這個問題。在一篇新論文中，他描述了他如何與理論物理學(xué)教授費爾南多布蘭道和機械工程與應(yīng)用物理學(xué)教授奧斯汀明尼克一起開發(fā)量子計算機算法，這將幫助他們在物理模擬中找到應(yīng)用科學(xué)。

該算法源自一種已經(jīng)在經(jīng)典計算中使用的算法，稱為虛擬時間進化。Chan的新算法是專門為在量子計算機上運行而設(shè)計的，這被恰當(dāng)?shù)胤Q為量子虛擬時間進化，它允許用戶找到給定分子或材料的最低能量。

我們和成龍坐在一起，談?wù)撍难芯考捌鋵α孔佑嬎愕囊饬x。

總之，你的新研究取得了哪些成果？

人們對量子計算機在物理科學(xué)中能解決什么問題感興趣。許多人感興趣的問題之一是如何模擬分子和材料的基態(tài)。我們的新論文提出了一種計算哈密頓量基態(tài)的方法，這種方法可以在現(xiàn)有資源很少的量子計算機上運行。

什么是哈密頓量，為什么想知道它的基態(tài)？

哈密頓量代表系統(tǒng)的能量，哈密頓量的基態(tài)是問題最穩(wěn)定的狀態(tài)。在正常情況下，大多數(shù)物理系統(tǒng)不是很興奮，所以它們的生命狀態(tài)接近于它們的基態(tài)。

例如，如果我們想模擬水，我們可以看看水被噴成等離子體(一種帶電氣體)后的行為，但這不是通常的狀態(tài)。這不是水的基態(tài)?；鶓B(tài)對于理解普通條件下的世界特別有用。

為什么在量子計算機上進行這些計算具有挑戰(zhàn)性？

目前，量子器件會在短時間內(nèi)脫粘，這意味著計算機需要重新校準(zhǔn)，除非重新安裝計算機，否則無法用于計算。這意味著我們需要找到一種方法來有效地計算它們，以便在退相干發(fā)生之前解決我們的問題。

你的算法是做什么的？

關(guān)于如何在量子計算機上獲得基態(tài)，有許多建議。第一個算法是Alexei kitaev[美國加州理工學(xué)院理論物理和數(shù)學(xué)的Ronald和Maxine Linde教授]，但遺憾的是，這個被稱為相位估計的算法需要太多指令，在當(dāng)前的量子計算機分解之前無法實現(xiàn)。另一種方法叫變分法，實現(xiàn)起來很簡單，但實際上并不那么精確。我們想找到一種方法，它可能和相位估計一樣精確，但也可以在今天的量子計算機上實際編程。

這個算法的發(fā)展對量子計算意味著什么？

量子計算機仍然非常新，我們?nèi)匀恍枰私馑鼈儗⒂惺裁从锰帯Ｒ驗槲覀儸F(xiàn)在幾乎不能使用它們，部分答案在于開發(fā)能夠在很短時間內(nèi)在它們上運行的高效程序。我們的工作為評估現(xiàn)有量子計算機的功能提供了基礎(chǔ)，這將有助于我們說出未來的期望。

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