首页 > 热点资讯 >新闻内容

谷歌量子计算突破登Science封面!首次对化学反应进行量子模拟

2020年08月29日 10:30

今天,谷歌的量子计算机登上了Science封面,他们成功用12个量子比特模拟了二氮烯的异构化反应。

  

  这已经是谷歌量子计算机第二次登上顶级学术期刊封面了。

  去年10月,谷歌的量子计算机因为实现了“量子优越性”登上了Nature封面,仅用了200秒就解决了超算需要1万年才能求解的量子电路采样问题。

  这台量子计算机还能干什么?谷歌说过,能模拟化学分子。不到一年时间,他们就做到了。

  

  因为分子遵循的是量子力学,用量子计算来模拟也更为合理。只需更少的运算量和信息,就能计算出化学物质的性质。

  量子计算机模拟化学分子用处巨大。除了谷歌外,其他拥有量子计算技术的公司也在也研究,微软就是其中一员。

  上个月,微软发表了一篇文章,用量子计算帮助化学家寻找催化剂,将二氧化碳转化为甲醛。展示了量子计算与化学结合的应用前景。

  

  量子化学还是得用量子计算机

  薛定谔方程是量子化学的基础,也是化学分子遵循的基本规律,求出方程的解,就能得到物质的具体化学性质。

  但是求解薛定谔方程谈何容易,随着分子里原子数量的增多,解方程的运算量呈指数级增长。

  就拿化学里比较简单的苯分子(C6H6)来说,它只有12个原子,但是计算维度达到1044,这是任何超级计算机都无法处理的。

  

  为了简化求解过程,早在计算机出现之前,就有了一些近似方法,比如谷歌用到的“哈特里-福克方程”。但即使经过简化,运算量也是巨大的。

  更糟糕的是,在化学反应过程中,也就是化学键解离时,分子系统的电子结构会变得更加复杂,在任何超级计算机上都很难进行相关的数值计算。

  2018年,有人提出了一种新的量子算法,运算复杂度不再是指数增长,而是呈多项式增长,大大降低了运算难度。

  算法都具备了,就差一台合适的量子计算机。

  

  谷歌量子计算机模拟化学反应

  去年谷歌的Sycamore量子处理器实现了53个量子比特的纠缠,所以就用它来模拟几个简单的化学分子试试看。

  谷歌先计算6到10个氢原子组成的氢链的结合能。原始方法(下图中的黄色)效果一般,与VQE等算法结合后,量子计算机求得的结果与真实值几乎完全吻合。

  

  以上是化学分子的静态过程,接着,谷歌又用Sycamore模拟了一个简单的化学反应:二氮烯的异构化。

  

  二氮烯在顺式和反式之间跃迁的能隙是40.2毫哈特里,量子计算机给出的结果是41±6毫哈特里。

  虽然精确度上比前面模拟氢原子链要差不少,但谷歌表示,这是“第一次使用量子计算机预测化学反应机理”。

  本文的通讯作者Ryan Babbush说,虽然以上的结果不需要量子计算机就能模拟,但这项工作仍是量子计算向前迈出的一大步。

  未来可以将这种算法扩大规模,来模拟更复杂的反应。而要模拟更大分子的反应,还需要更多的量子比特。

  Babbush认为,总有一天,我们甚至可以使用量子模拟开发新的化学物质。


相关推荐

有人知道租客网的服务主要是哪些内容?

租客网以租客至上为目标,根据租客的租房登记需求免费为租客匹配符合要求的优质房源,以最友好的方式呈现给用户,为用户带来最佳租房体验。租客网对租客用户提供免费登记租房需求服务,租客的租房需求发布系统可以帮助租客匹配到相对应的房源信息,大大提高租客自己找房源的效率。

2020年04月25日 14:43

租客网:租房怎么租?位置并不是第一考虑因素,它才是!

小编最近也是搬了新家,房子是租的,在顶楼很便宜,因为之前住的是单间,现在这个好歹也算是一室一厅吧,只不过楼层有限,但是价格便宜啊,很多人在租房的时候,都有些迷茫,自己想做的房子太贵,便宜的房子太简陋,那么什么样的房子才是我们,应该租的房子呢?其实位置并不是第一考虑因素,它才是!租房的时候,我们首先看重的的是房间的功能性,我是否准备做饭,我们是否需要重新办理宽带,或者是是否需要用大功率的电器等等之类的,比如说如果我们准备做饭,但是租的房子里没有厨房,那么做饭这事就算是没指望了,即使我们租到了有厨房的房子,那么我们要考虑是煤气还是用电磁炉,这些都是要考虑到,如果没有考虑好,那么建议先不要去交押金或者是房租其次就是考虑位置,其实很多人把位置放在第一位,小编觉得位置并不是首要的选择,大部分公司都是在市区,市区的房子很贵,但是往往失去的交通会非常的便利,我们其实可以选择稍微远一点的地方,不用挤在公司附近,这样的话还能降低租房成本,如果房子住的舒适,那么即使远一点又何妨最重要的就是租金问题,这是限制我们租房的第一关键因素!很多人租房子的时候都觉得1000多块钱一个月的房租不贵,但是等到自己真正去交房租的时候,才会发现,原来1000多的房租也很贵,因为交房租不是一个月一交,房租基本上都是按季度教,第一次交房租的时候,甚至是押几付几,比如说比较常见的押一付三、押二付三、押二付一等等之类的,就是说如果你是原本,想租个1000多块钱一个月的房子,那么你第一次可能就要拿接近六七千块钱出来,这是很多人可能没有想到的所以我们在租房子的时候一定要考虑好,不要盲目去租,不要瞎租,要考虑自身的实际情况,量力而行.(文章摘自网络,侵删)

2020年04月14日 14:10

定向降准首批资金落地:带动融资成本下行 政策仍有空间

4月15日,市场迎来定向降准首批资金。这一举措将有效增加中小银行支持实体经济的稳定资金来源,有助于引导市场利率下行,也有利于促进降低小微、民营企业贷款实际利率。随着经济社会秩序加快恢复,CPI开始高位回落,货币政策在注重与财政、就业等政策协同配合方面仍有发力空间——  4月15日,市场迎来定向降准首批资金。  4月3日,中国人民银行决定实施年内第三次降准。此次降准为定向降准,分4月15日和5月15日两次实施到位,防止一次性释放过多导致流动性淤积,确保降准中小银行将获得的全部资金以较低利率投向中小微企业。  此次降准公布后,银行间市场流动性充裕,资金利率加速下行,多期限资金利率创下近年来新低。  资金价格创新低  4月14日,DR001也就是银行间存款类机构以利率债为质押的1天期回购利率均值,继续保持在1%以下。  从历史走势看,DR001低于1%的情况并不多见。2019年年中、年末以及2020年年初,这一利率曾一度跌至1%以下。4月3日,央行宣布将实施定向降准后,DR001再度跌至1%下方。4月7日,DR001一度跌至0.6%,成为该指标自2014年12月15日公布以来的历史最低值。随后,这一利率有所回升,但截至4月14日收盘,这一利率仍然保持在1%以下。  实际上,2月份以来,市场资金利率就趋于下行。2月开始,央行在公开市场的操作利率、中期借贷便利(MLF)利率、贷款市场报价利率(LPR)“接力式”下调,资金利率开始逐步下行。  上海银行(8.320,-0.05,-0.60%)间同业拆放利率(Shibor)各期限品种曲线自2月开始逐渐下行。与3个月前的水平相比,Shibor隔夜品种和3个月期品种均已累计下行超过100个基点。  不仅是短期限的资金利率下行,较长期限的资金利率水平也在走低。3月、6月、9月和1年期Shibor上周以来均出现显著下滑。1个月期至1年期Shibor分别跌至11年来的最低点,1年期Shibor首次跌破2%至1.73%。  带动融资成本下行  近期短中长期资金利率显著下行,与央行加大流动性投放、引导市场利率下行有关。  今年以来,央行已三次降准,中长期流动性投放力度较大,使得中长期限的资金更为便宜。随着流动性投放力度的加大,银行间流动性充裕。  这从一季度金融数据大幅超预期也能看出来。一季度新增人民币贷款7.1万亿元,同比多增1.3万亿元;3月末M2增速10.1%,达到近年来的高位,重新回到两位数增速;社会融资规模增速11.5%,比2019年年末提高0.8个百分点,逆周期调节有力。  银行间市场流动性充裕也带动了社会融资成本明显下降。数据显示,3月份一般贷款平均利率是5.48%,比LPR改革前的2019年7月份下降了0.62个百分点。代表性的市场利率——10年期国债利率3月末比去年的高点下降了0.84个百分点,企业债券利率比2019年高点下降了大约1个百分点。  统计数据显示,一季度五大国有商业银行新增的普惠小微贷款达2400亿元,同比多增了750亿元。这五家大行的普惠小微贷款利率是4.4%,比去年全年的平均值下降了0.3个百分点。  在4月15日定向降准落地后,将为市场带来长期资金约4000亿元,平均每家中小银行可获得长期资金约1亿元,有效增加中小银行支持实体经济的稳定资金来源。  货币政策仍有空间  定向降准落地后,业内专家认为,接下来宏观政策逆周期调节仍有空间。  中国民生银行(5.780,0.00,0.00%)首席研究员温彬认为,随着国内疫情防控取得阶段性重要成效,经济社会秩序加快恢复,CPI开始高位回落,为货币政策操作打开了更大空间。  国家统计局发布的数据显示,3月份CPI同比上涨4.3%,涨幅比上月回落0.9个百分点。这是CPI同比涨幅连续两个月收窄,并回落到5%以内。  温彬认为,下阶段,在保持流动性合理充裕的背景下,货币政策调控应由数量型工具向价格型工具转换,一方面引导国债收益率曲线整体下移,推动企业债融资利率下行;另一方面适时适度下调存款基准利率,引导LPR利率下降,进一步降低实体经济融资成本。  “货币政策在注重与财政、就业等政策协同配合方面仍有发力空间。”交通银行(5.180,-0.01,-0.19%)金融研究中心首席研究员唐建伟认为。  央行一季度货币政策例会指出,要健全财政、货币、就业等政策协同和传导落实机制,对冲疫情对经济增长的影响。  温彬表示,增强财政和货币政策联动,要在信贷投向上加大对重大基础设施建设项目、新基建、民生工程等领域支持力度,支持居民消费升级,提高对民营企业和小微企业的信贷占比,不断优化信贷结构。  唐建伟认为,未来货币政策在继续通过降准、公开市场操作、MLF投放等保持市场流动性合理充裕,引导市场利率稳中有降的同时,还应抓住CPI回落的时机,适时通过调降MLF操作利率,引导LPR的下行,带动贷款利率的下降来降低企业和居民部门资金成本,为稳投资、促消费、扩内需做贡献。  唐建伟表示,此外,还可在适当的时机对存款利率进行“并轨”,进一步推进利率市场化。在市场利率下行趋势中,实现银行负债成本与市场资金成本趋势的联动,减轻银行负债端压力,激发银行服务实体经济的主动性。责任编辑:蒋晓桐

2020年04月15日 12:11