阿贡科学家使用量子计算机模拟量子材料

量子计算机有望实现一度被认为不可能的计算，从而引发科学革命但要让量子计算机成为日常现实还有很长的路要走，还要通过许多具有挑战性的测试

其中一项测试涉及使用量子计算机模拟下一代量子技术的材料特性。

在美国能源部阿贡国家实验室和芝加哥大学的一项新研究中，研究人员对自旋缺陷进行了量子模拟，自旋缺陷是材料中的特定杂质这项研究通过修正量子硬件引入的噪声，提高了量子计算机计算的精度

我们想学习如何使用新兴的计算技术在量子计算的早期阶段制定一个健壮的策略是知道如何在未来有效使用这些机器的重要的第一步芝加哥大学的龚和朱利亚·加利说

这项研究是中西部计算材料综合中心和Q—NEXT的一部分，中西部计算材料综合中心是美国能源部位于阿贡的计算材料科学项目，Q—NEXT是美国能源部的国家量子信息科学研究中心。

虽然量子模拟已经在经典计算机上进行了很长时间，但是量子计算机可能能够解决即使是当今最强大的经典计算机也无法解决的问题伴随着研究人员围绕这项工作在构建和使用量子计算机方面的不断努力，这一目标能否实现还有待观察

研究自旋缺陷提供了一个真实世界的系统来验证量子计算机的能力。

现在使用量子计算机的绝大多数计算都是在模型系统上进行的，加利指出这些模型在理论上很有趣，但对整个科学界来说，模拟具有实验兴趣的实际材料更有价值。

在量子计算机上计算物质和分子的性质，面临一个经典计算机没有遇到的问题，这种现象被称为硬件噪声每进行一次计算，嘈杂计算返回的答案都会略有不同，每次2+2等于多少这个问题，有噪加法运算返回的值可能每次都与4略有不同

我们可以预见，未来我们可能会有无声的量子计算mdash在模拟中学习如何消除或消除噪声，也会告诉我们量子优势是否有可能成为现实，材料科学中有哪些问题

最后，根据Galli的说法，量子计算机的突破潜力将激发更多沿着这些方向的工作。

我们才刚刚开始，她说，前方的路看起来充满了激动人心的挑战。

基于这项研究，论文《在量子计算机上模拟自旋缺陷的电子结构》于3月10日在线发表在《物理评论X》上。

middotQ—NEXT是美国能源部的国家量子信息科学研究中心，由阿贡国家实验室领导Q—NEXT汇集了来自国家实验室，大学和美国科技公司的世界级研究人员它的唯一目标是发展控制和分发量子信息的科学技术Q—NEXT合作伙伴和机构将创建两个量子材料和设备的国家级代工厂，开发传感器网络和安全通信系统，建立模拟和网络测试平台，并培训下一代量子就绪劳动力，以确保美国在这一快速发展的领域继续保持其科学和经济领先地位

middot国家实验室致力于解决紧迫的国家科技问题作为美国第一个国家实验室，阿贡国家实验室在几乎所有科学学科领域开展前沿基础和应用科学研究龚的研究人员与来自数百家公司，大学以及联邦，州和市政机构的研究人员密切合作，帮助他们解决具体问题，提高美国的科学领导地位，并为国家的更美好未来做准备Argonne的员工来自60多个国家，由UChicago Argonne，LLC为美国能源部科学办公室管理

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