Baru baru ini Harvard University telah melakukan penggunaan komputer kuantum untuk mengukur energi molekul Hidrogen, dan berikut press release dan terjemahannya :
In an important first for a promising new technology, scientists have used a quantum computer to calculate the precise energy of molecular hydrogen. This groundbreaking approach to molecular simulations could have profound implications not just for quantum chemistry, but also for a range of fields from cryptography to materials science.
"One of the most important problems for many theoretical chemists is how to execute exact simulations of chemical systems," says author Alán Aspuru-Guzik, assistant professor of chemistry and chemical biology at Harvard University. "This is the first time that a quantum computer has been built to provide these precise calculations."
The work, described this week in Nature Chemistry, comes from a partnership between Aspuru-Guzik's team of theoretical chemists at Harvard and a group of experimental physicists led by Andrew White at the University of Queensland in Brisbane, Australia. Aspuru-Guzik's team coordinated experimental design and performed key calculations, while his partners in Australia assembled the physical "computer" and ran the experiments.
"We were the software guys," says Aspuru-Guzik, "and they were the hardware guys."
While modern supercomputers can perform approximate simulations of simple molecular systems, increasing the size of the system results in an exponential increase in computation time. Quantum computing has been heralded for its potential to solve certain types of problems that are impossible for conventional computers to crack.
Rather than using binary bits labeled as "zero" and "one" to encode data, as in a conventional computer, quantum computing stores information in qubits, which can represent both "zero" and "one" simultaneously. When a quantum computer is put to work on a problem, it considers all possible answers by simultaneously arranging its qubits into every combination of "zeroes" and "ones."
Since one sequence of qubits can represent many different numbers, a quantum computer would make far fewer computations than a conventional one in solving some problems. After the computer's work is done, a measurement of its qubits provides the answer.
"Because classical computers don't scale efficiently, if you simulate anything larger than four or five atoms -- for example, a chemical reaction, or even a moderately complex molecule -- it becomes an intractable problem very quickly," says author James Whitfield, research assistant in chemistry and chemical biology at Harvard. "Approximate computations of such systems are usually the best chemists can do."
Aspuru-Guzik and his colleagues confronted this problem with a conceptually elegant idea.
"If it is computationally too complex to simulate a quantum system using a classical computer," he says, "why not simulate quantum systems with another quantum system?"
Such an approach could, in theory, result in highly precise calculations while using a fraction the resources of conventional computing.
While a number of other physical systems could serve as a computer framework, Aspuru-Guzik's colleagues in Australia used the information encoded in two entangled photons to conduct their hydrogen molecule simulations. Each calculated energy level was the result of 20 such quantum measurements, resulting in a highly precise measurement of each geometric state of molecular hydrogen.
"This approach to computation represents an entirely new way of providing exact solutions to a range of problems for which the conventional wisdom is that approximation is the only possibility," says Aspuru-Guzik.
Ultimately, the same quantum computer that could transform Internet cryptography could also calculate the lowest energy conformations of molecules as complex as cholesterol.
Provided by Harvard University
Translate by Google
Dalam awal yang penting untuk sebuah teknologi baru yang menjanjikan, para ilmuwan telah menggunakan komputer kuantum untuk menghitung energi yang tepat dari molekul hidrogen. Pendekatan inovatif ini simulasi molekular bisa implikasi yang mendalam bukan hanya untuk kimia kuantum, tetapi juga untuk berbagai bidang dari kriptografi untuk ilmu material.
"Salah satu masalah yang paling penting bagi banyak kimiawan teoritis adalah cara tepat untuk melaksanakan simulasi sistem kimia," kata penulis Alan Aspuru-Guzik, asisten profesor kimia dan kimia biologi di Harvard University. "Ini adalah pertama kalinya bahwa sebuah komputer kuantum telah dibangun untuk memberikan perhitungan yang tepat ini."
Pekerjaan, yang dijelaskan minggu ini di Nature Kimia, berasal dari sebuah kemitraan antara Aspuru-tim Guzik teoretis kimia di Harvard dan sekelompok fisikawan eksperimental yang dipimpin oleh Andrew White di University of Queensland di Brisbane, Australia. Aspuru-tim dikoordinasikan Guzik desain eksperimental dan kunci dilakukan perhitungan, sementara mitra di Australia berkumpul fisik "komputer" dan menjalankan percobaan.
"Kami adalah orang perangkat lunak," kata Aspuru-Guzik, "dan mereka adalah orang-orang perangkat keras."
Sementara superkomputer modern dapat melakukan simulasi perkiraan sistem molekuler sederhana, meningkatkan sistem ukuran hasil dalam peningkatan eksponensial perhitungan waktu. Komputasi kuantum telah digembar-gemborkan untuk potensinya untuk memecahkan masalah-masalah tertentu yang tidak mungkin bagi komputer konvensional retak.
Alih-alih menggunakan bit biner diberi label sebagai "nol" dan "satu" untuk mengkodekan data, seperti pada komputer konvensional, komputasi kuantum menyimpan informasi dalam qubit, yang dapat mewakili kedua "nol" dan "satu" secara bersamaan. Ketika komputer kuantum diletakkan untuk bekerja pada suatu masalah, menganggap semua kemungkinan jawaban dengan mengatur secara simultan dengan qubit ke setiap kombinasi dari "nol" dan "yang."
Karena salah satu rangkaian qubit dapat mewakili banyak nomor yang berbeda, sebuah komputer kuantum akan membuat perhitungan yang jauh lebih sedikit daripada yang konvensional dalam memecahkan beberapa masalah. Setelah komputer kerja yang dilakukan, sebuah pengukuran dari qubit memberikan jawabannya.
"Karena komputer klasik skala tidak efisien, jika Anda mensimulasikan sesuatu yang lebih besar dari empat atau lima atom - sebagai contoh, sebuah reaksi kimia, atau bahkan cukup kompleks molekul - hal itu menjadi masalah terselesaikan dengan sangat cepat," kata penulis James Whitfield , asisten riset dalam bidang kimia dan kimia biologi di Harvard. "Perkiraan perhitungan sistem seperti biasanya ahli kimia terbaik yang dapat dilakukan."
Aspuru-Guzik dan rekan-rekannya dihadapkan masalah ini dengan sebuah ide elegan konseptual.
"Jika komputasi terlalu rumit untuk mensimulasikan sistem kuantum dengan menggunakan komputer klasik," katanya, "mengapa tidak mensimulasikan sistem kuantum dengan sistem kuantum yang lain?"
Pendekatan seperti itu bisa, secara teori, menghasilkan perhitungan yang sangat tepat sewaktu menggunakan sebagian kecil sumber-sumber komputasi konvensional.
Sementara sejumlah sistem fisik lainnya bisa berfungsi sebagai kerangka kerja komputer, Guzik's Aspuru-rekan di Australia menggunakan informasi yang dikodekan dalam dua foton dilibatkan untuk melakukan simulasi molekul hidrogen mereka. Setiap tingkat energi dihitung adalah hasil dari 20 seperti pengukuran kuantum, menghasilkan pengukuran yang sangat tepat dari masing-masing negara geometris molekul hidrogen.
"Pendekatan ini untuk perhitungan mewakili cara yang sama sekali baru memberikan solusi tepat untuk berbagai macam masalah yang konvensional adalah bahwa pendekatan adalah satu-satunya kemungkinan," kata Aspuru-Guzik.
Pada akhirnya, komputer kuantum yang sama yang bisa mengubah kriptografi internet juga bisa menghitung konformasi energi terendah molekul serumit kolesterol.
Disediakan oleh Harvard University
In an important first for a promising new technology, scientists have used a quantum computer to calculate the precise energy of molecular hydrogen. This groundbreaking approach to molecular simulations could have profound implications not just for quantum chemistry, but also for a range of fields from cryptography to materials science.
"One of the most important problems for many theoretical chemists is how to execute exact simulations of chemical systems," says author Alán Aspuru-Guzik, assistant professor of chemistry and chemical biology at Harvard University. "This is the first time that a quantum computer has been built to provide these precise calculations."
The work, described this week in Nature Chemistry, comes from a partnership between Aspuru-Guzik's team of theoretical chemists at Harvard and a group of experimental physicists led by Andrew White at the University of Queensland in Brisbane, Australia. Aspuru-Guzik's team coordinated experimental design and performed key calculations, while his partners in Australia assembled the physical "computer" and ran the experiments.
"We were the software guys," says Aspuru-Guzik, "and they were the hardware guys."
While modern supercomputers can perform approximate simulations of simple molecular systems, increasing the size of the system results in an exponential increase in computation time. Quantum computing has been heralded for its potential to solve certain types of problems that are impossible for conventional computers to crack.
Rather than using binary bits labeled as "zero" and "one" to encode data, as in a conventional computer, quantum computing stores information in qubits, which can represent both "zero" and "one" simultaneously. When a quantum computer is put to work on a problem, it considers all possible answers by simultaneously arranging its qubits into every combination of "zeroes" and "ones."
Since one sequence of qubits can represent many different numbers, a quantum computer would make far fewer computations than a conventional one in solving some problems. After the computer's work is done, a measurement of its qubits provides the answer.
"Because classical computers don't scale efficiently, if you simulate anything larger than four or five atoms -- for example, a chemical reaction, or even a moderately complex molecule -- it becomes an intractable problem very quickly," says author James Whitfield, research assistant in chemistry and chemical biology at Harvard. "Approximate computations of such systems are usually the best chemists can do."
Aspuru-Guzik and his colleagues confronted this problem with a conceptually elegant idea.
"If it is computationally too complex to simulate a quantum system using a classical computer," he says, "why not simulate quantum systems with another quantum system?"
Such an approach could, in theory, result in highly precise calculations while using a fraction the resources of conventional computing.
While a number of other physical systems could serve as a computer framework, Aspuru-Guzik's colleagues in Australia used the information encoded in two entangled photons to conduct their hydrogen molecule simulations. Each calculated energy level was the result of 20 such quantum measurements, resulting in a highly precise measurement of each geometric state of molecular hydrogen.
"This approach to computation represents an entirely new way of providing exact solutions to a range of problems for which the conventional wisdom is that approximation is the only possibility," says Aspuru-Guzik.
Ultimately, the same quantum computer that could transform Internet cryptography could also calculate the lowest energy conformations of molecules as complex as cholesterol.
Provided by Harvard University
Translate by Google
Dalam awal yang penting untuk sebuah teknologi baru yang menjanjikan, para ilmuwan telah menggunakan komputer kuantum untuk menghitung energi yang tepat dari molekul hidrogen. Pendekatan inovatif ini simulasi molekular bisa implikasi yang mendalam bukan hanya untuk kimia kuantum, tetapi juga untuk berbagai bidang dari kriptografi untuk ilmu material.
"Salah satu masalah yang paling penting bagi banyak kimiawan teoritis adalah cara tepat untuk melaksanakan simulasi sistem kimia," kata penulis Alan Aspuru-Guzik, asisten profesor kimia dan kimia biologi di Harvard University. "Ini adalah pertama kalinya bahwa sebuah komputer kuantum telah dibangun untuk memberikan perhitungan yang tepat ini."
Pekerjaan, yang dijelaskan minggu ini di Nature Kimia, berasal dari sebuah kemitraan antara Aspuru-tim Guzik teoretis kimia di Harvard dan sekelompok fisikawan eksperimental yang dipimpin oleh Andrew White di University of Queensland di Brisbane, Australia. Aspuru-tim dikoordinasikan Guzik desain eksperimental dan kunci dilakukan perhitungan, sementara mitra di Australia berkumpul fisik "komputer" dan menjalankan percobaan.
"Kami adalah orang perangkat lunak," kata Aspuru-Guzik, "dan mereka adalah orang-orang perangkat keras."
Sementara superkomputer modern dapat melakukan simulasi perkiraan sistem molekuler sederhana, meningkatkan sistem ukuran hasil dalam peningkatan eksponensial perhitungan waktu. Komputasi kuantum telah digembar-gemborkan untuk potensinya untuk memecahkan masalah-masalah tertentu yang tidak mungkin bagi komputer konvensional retak.
Alih-alih menggunakan bit biner diberi label sebagai "nol" dan "satu" untuk mengkodekan data, seperti pada komputer konvensional, komputasi kuantum menyimpan informasi dalam qubit, yang dapat mewakili kedua "nol" dan "satu" secara bersamaan. Ketika komputer kuantum diletakkan untuk bekerja pada suatu masalah, menganggap semua kemungkinan jawaban dengan mengatur secara simultan dengan qubit ke setiap kombinasi dari "nol" dan "yang."
Karena salah satu rangkaian qubit dapat mewakili banyak nomor yang berbeda, sebuah komputer kuantum akan membuat perhitungan yang jauh lebih sedikit daripada yang konvensional dalam memecahkan beberapa masalah. Setelah komputer kerja yang dilakukan, sebuah pengukuran dari qubit memberikan jawabannya.
"Karena komputer klasik skala tidak efisien, jika Anda mensimulasikan sesuatu yang lebih besar dari empat atau lima atom - sebagai contoh, sebuah reaksi kimia, atau bahkan cukup kompleks molekul - hal itu menjadi masalah terselesaikan dengan sangat cepat," kata penulis James Whitfield , asisten riset dalam bidang kimia dan kimia biologi di Harvard. "Perkiraan perhitungan sistem seperti biasanya ahli kimia terbaik yang dapat dilakukan."
Aspuru-Guzik dan rekan-rekannya dihadapkan masalah ini dengan sebuah ide elegan konseptual.
"Jika komputasi terlalu rumit untuk mensimulasikan sistem kuantum dengan menggunakan komputer klasik," katanya, "mengapa tidak mensimulasikan sistem kuantum dengan sistem kuantum yang lain?"
Pendekatan seperti itu bisa, secara teori, menghasilkan perhitungan yang sangat tepat sewaktu menggunakan sebagian kecil sumber-sumber komputasi konvensional.
Sementara sejumlah sistem fisik lainnya bisa berfungsi sebagai kerangka kerja komputer, Guzik's Aspuru-rekan di Australia menggunakan informasi yang dikodekan dalam dua foton dilibatkan untuk melakukan simulasi molekul hidrogen mereka. Setiap tingkat energi dihitung adalah hasil dari 20 seperti pengukuran kuantum, menghasilkan pengukuran yang sangat tepat dari masing-masing negara geometris molekul hidrogen.
"Pendekatan ini untuk perhitungan mewakili cara yang sama sekali baru memberikan solusi tepat untuk berbagai macam masalah yang konvensional adalah bahwa pendekatan adalah satu-satunya kemungkinan," kata Aspuru-Guzik.
Pada akhirnya, komputer kuantum yang sama yang bisa mengubah kriptografi internet juga bisa menghitung konformasi energi terendah molekul serumit kolesterol.
Disediakan oleh Harvard University