Qunova Computing достигла химической точности на 80 кубитах при моделировании железо-серного кластера 4Fe-4S

Южнокорейская компания Qunova Computing объявила о достижении нового рубежа в квантовой химии: их алгоритм HI-VQE впервые достиг химической точности при работе с 80 кубитами. Исследование проводилось на гибридной квантово-классической платформе, включающей квантовый компьютер IBM Quantum System Two в RIKEN и классический суперкомпьютер Fugaku.

Объектом моделирования стал железо-серный кубановый кластер 4Fe-4S — сложная молекула, широко используемая в биохимии и материаловедении. Расчетная энергия основного состояния кластера составила −327.2482 ± 0.0007 Харти, что соответствует уровню химической точности и согласуется с результатом классического метода DMRG (−327.2471 Харти). При этом точность превосходит последние данные, полученные методом Trimmed Configuration Interaction.

По словам Кевина Ри, основателя и CEO Qunova Computing, это первый случай, когда квантовый алгоритм достигает сопоставимого с лучшими классическими методами результата для столь масштабной и сложной задачи. Кроме того, HI-VQE демонстрирует перспективы для дальнейшего улучшения оценок энергии и расширения числа промышленных приложений.

Важным достижением стало и снижение вычислительных затрат: по сравнению с ранее опубликованным методом Sample-based Quantum Diagonalization (SQD), HI-VQE достиг более низкой энергии основного состояния (−326.9821 Харти) уже на втором шаге, используя всего 2 518 узло-часов Fugaku — это примерно в 300 раз эффективнее предыдущих подходов.

Рикен, со своей стороны, подчеркнул важность гибридных платформ QC-HPC для практического внедрения квантовых вычислений в промышленность. Как отметил Мицухиса Сато, директор подразделения гибридных платформ, такие результаты подтверждают потенциал квантовых технологий для решения реальных задач в химии, фармацевтике и материаловедении.

Железо-серные кластеры служат каталитическими и электронно-транспортными центрами в различных металлоферментах, включая ферредоксины, гидрогеназы и нитрогеназы. Точное вычисление их электронной структуры критично для понимания биологических процессов, таких как фиксация азота и производство водорода.

Джэй Гамбетта из IBM Research отметил, что интеграция квантовых и классических вычислений в рамках HI-VQE демонстрирует впечатляющую эффективность и открывает путь к достижению еще более высокой точности за счет дополнительных функциональностей, таких как оптимизация орбиталей.

Qunova Computing была основана в 2021 году и специализируется на разработке алгоритмов для практического применения квантовых вычислений в промышленности. Исследование поддерживается японской организацией NEDO в рамках проекта по развитию гибридных квантово-суперкомпьютерных платформ.

По данным qunovacomputing.com.