Our website uses cookies to manage some features and to show you news and announces in selected language. By clicking on OK button, you accept the use of cookies.
Российский квантовый центр и Nissan запустили проект в области квантовой химии
10 февраля 2020 г.
Автомобильная компания Nissan и Российский квантовый центр (РКЦ) запустили совместный проект по применению квантовых вычислений для моделирования свойств молекул – в перспективе этот метод позволит создавать новые материалы, аккумуляторы и предсказывать наиболее эффективные соединения для потенциальных лекарств или создавать новые сверхпроводники. Это первый проект в области квантовых вычислений в России, инициированный частными компаниями.
Атомы и молекулы – квантовые объекты, и создание математических моделей, способных точно предсказать их поведение, представляет собой чрезвычайно сложную вычислительную задачу, которую с трудом решают даже самые мощные классические компьютеры. Например, расчет молекулы, содержащей 20 электронов, на компьютере с 4 тысячами процессоров занимает примерно неделю. При этом с ростом числа атомов в молекуле время вычисления растет по экспоненте.
Решение проблемы было предложено еще в 1981 году нобелевским лауреатом Ричардом Фейнманом, который предложил моделировать поведение квантовых систем с помощью других квантовых систем, то есть, высказал идею квантового симулятора. Почти 40 лет спустя эта идея постепенно реализуется на практике. Для построения квантового компьютера могут быть использованы различные физические системы, такие как сверхпроводниковые кубиты, нейтральные атомы в оптических потенциалах, ионы в ловушках и фотонные чипы.
Руководитель проекта РКЦ и Nissan Алексей Федоров, глава группы квантовых информационных технологий РКЦ, объясняет, что в этом случае будут использоваться сразу две новейшие технологии – квантовое «железо» и «софт» на базе алгоритмов машинного обучения. Подобные проекты сейчас реализуют многие крупные технологические компании, в частности, такими экспериментами занимается Google. Уже сейчас исследовательские команды проводят работы по моделированию молекул. Например, компания IonQ с помощью квантового устройства успешно смоделировала молекулу воды, IBM смоделировала поведение гидрида бериллия, а в январе запустила совместный с Daimler проект, в рамках которого с помощью квантовых методов будут разрабатываться аккумуляторы следующего поколения – на основе лития и серы.
Мы начали с простых молекул – молекул водорода, соединений лития и бериллия. Самая первая задача – оптимизация литий-ионных аккумуляторов, которые используются, в частности, в электромобилях. Разработанные в рамках проекта методы расчетов, как мы ожидаем, могут быть интегрированы в систему дизайна материалов, которая используется в Nissan. Как ожидается, первые практические результаты мы получим уже через два года.
Материалы, которые можно будет создать с помощью квантовых компьютеров, существенно увеличат энергоемкость и мощность батарей. В итоге мы получим возможность создавать высокоэффективный и экологичный транспорт, а также новые решения. Именно за этими технологиями – будущее.
Напомним, что в России запущена целая серия проектов по поддержке квантовых технологий, в том числе в сфере квантовых вычислений. Новый проект позволит загрузить будущие российские квантовые устройства практическими задачами.