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    Um método mais eficiente para modelar elétrons em materiais

    Um dos desafios mais significativos no esforço global de P&D em direção a melhores tecnologias de energia - simulação de material eficiente e precisa - pode estar um passo mais perto de ser resolvido, com base em novas técnicas lançadas pela Phasecraft, startup de software quântico baseada no Reino Unido.

    O novo estudo revisado por pares no Revisão Física B O jornal da American Physical Society apresenta uma nova técnica para modelar partículas fermiônicas - como elétrons - que reduz significativamente os recursos de hardware quântico necessários para realizar simulações.

    Joel Klassen da Phasecraft, que co-liderou o estudo, explicado, "Uma das aplicações potenciais mais interessantes para a computação quântica é a simulação de sistemas físicos como materiais. Usando novas ferramentas, como computadores quânticos, para desenvolver uma melhor compreensão de como o mundo natural funciona, historicamente, muitas vezes levou a avanços tecnológicos dramáticos. Nossos resultados reduzem os recursos necessários para realizar essas simulações, aproximando este aplicativo da realidade. "

    "Muitos campos importantes, como a química e a ciência dos materiais, estão preocupados com a dinâmica das partículas de férmions em sistemas físicos - na forma de elétrons. Os férmions são notoriamente difíceis de simular em computadores regulares, portanto, ser capaz de simulá-los com eficiência em um dispositivo quântico forneceria um caminho mais rápido para lidar com problemas difíceis nessas áreas de pesquisa, como a compreensão da supercondutividade de alta temperatura ou melhorar a eficiência da reação química, "disse Charles Derby, um membro da equipe Phasecraft e Ph.D. candidato na UCL, que co-liderou a pesquisa.

    Uma representação artística de como a nova técnica modela férmions que se movem em uma grade quadrada. Desenhado pelo co-líder de pesquisa J. Klassen. Crédito:Phasecraft Ltd

    "Nossa representação compacta de férmions supera todas as representações anteriores, melhorando o uso da memória e o tamanho do algoritmo em pelo menos 25% - um passo significativo em direção a aplicações científicas práticas em computadores quânticos de curto prazo."

    Embora o hardware quântico tenha visto melhorias significativas nos últimos anos, os dispositivos existentes permanecem limitados e sujeitos a um acúmulo de erros, e existe uma lacuna entre o que o hardware pode fazer e os recursos de que o software precisa. A nova técnica de modelagem não só ajuda a fechar essa lacuna, mas tem o benefício adicional de ser capaz de detectar erros no cálculo. Os autores principais, junto com seus colaboradores, Toby Cubitt e Johannes Bausch na Phasecraft, descreva como esse recurso adicional pode ser usado para ajudar a resolver esses erros.

    Com base nessas descobertas, A Phasecraft está conduzindo experimentos em pequena escala para demonstrar essas melhorias de recursos e métodos de mitigação de erros em hardware quântico, bem como trabalhar com parceiros da indústria estabelecidos para explorar como eles podem ser aplicados à simulação de material de bateria.

    "Outra parte atraente desta nova abordagem é a detecção e mitigação de erros integradas à codificação de férmions, que são particularmente importantes no curto prazo, hardware quântico barulhento, "explicou o consultor e colaborador de pesquisa da Phasecraft, Johannes Bausch.

    O co-fundador da Phasecraft e colaborador de pesquisa Toby Cubitt comentou "Na Phasecraft, pretendemos acelerar o cronograma para obter vantagens quânticas. Esta nova pesquisa dá continuidade às nossas conquistas pioneiras na criação de compactos, eficiente em termos de recursos, software resiliente a erros projetado para a capacidade limitada de hardware quântico de curto prazo. Ao desenvolver essas novas técnicas ajustadas às limitações do hardware quântico, O Phasecraft pode permitir avanços potenciais em eficiência de energia e armazenamento, química, e muito além. "


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