Qunova Computing hat seinen HiVQE-Algorithmus erfolgreich auf mehreren Quantengeräten getestet und dabei eine chemische Genauigkeit erreicht, die für Anwendungen in der Chemie entscheidend ist, was auf einen potenziellen Quantenvorteil mit nur 40 bis 60 Qubits hindeutet. Dieser Fortschritt verringert den Abstand zum Quantenvorteil in der Chemie erheblich und bietet das Potenzial, die Art und Weise, wie wir komplexe chemische Probleme mit Hilfe von Quantencomputern angehen, zu revolutionieren. Diese Errungenschaft stellt einen großen Schritt in Richtung praktischer und skalierbarer Quantenanwendungen in der chemischen Industrie dar.
Neue Ergebnisse im Quantencomputing
Qunova Computing, ein Unternehmen, das Quantensoftware für die Bereiche Chemie, Pharmazie und Industrietechnik entwickelt, gab bekannt, dass sein Algorithmus bei Tests auf drei verschiedenen Quantencomputern der Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ)-Ära mit jeweils unterschiedlicher Anzahl von Qubits ein bisher unerreichtes Maß an Genauigkeit erreicht hat. In jedem Test lieferte der Algorithmus Ergebnisse mit einer Genauigkeit, die unter dem für praktische Anwendungen der Quantenchemie erforderlichen Schwellenwert von 1,6 Millihartrees liegt, ein Standard, der als „chemische Genauigkeit“ bezeichnet wird. Dies ist das erste Mal, dass eine solche Genauigkeit mit einem kommerziell erhältlichen Quantencomputer erreicht wurde.
Errungenschaften live demonstriert
„Dies ist ein sehr aufregendes Ergebnis für unser Team und in der Tat für die Quantencomputer-Gemeinschaft im weiteren Sinne“, sagte June-Koo Kevin Rhee, CEO und Gründer von Qunova Computing. „Diese Ergebnisse zeigen, dass wir in der Lage sind, die Anforderungen industrieller Nutzer auf bestehenden NISQ-Maschinen zu erfüllen. Wir gehen davon aus, dass eine ähnliche Demonstration auf einer NISQ-Maschine mit nur 40 Qubits industriellen Nutzern einen echten Quantenvorteil verschaffen könnte. Zu diesem Zweck wird unser Team in den kommenden Monaten Experimente vorbereiten, um zu bestätigen, dass diese Theorie richtig ist.“
Hardware-agnostische Algorithmusleistung
Während der Veranstaltung Quantum Korea 2024 demonstrierte Qunova die chemische Genauigkeit mit einer 20-Qubit-IQM-Maschine. Diese Demonstration wurde an drei aufeinanderfolgenden Tagen erfolgreich durchgeführt, um jeden Tag eine Stunde lang Energieabschätzungen für drei verschiedene Geometrien von Lithiumsulfid (Li2S) zu erstellen, und zwar live auf der Veranstaltung.
Zuvor hatte Qunova in einem 24-Qubit-Experiment mit einem IBM Quantum Eagle-Prozessor gezeigt, dass sein Algorithmus bei der Modellierung der Grundzustandsenergie von Lithiumsulfid eine Rechengenauigkeit von 0,1 Millihartrees erreichen kann, was weit über das hinausgeht, was für chemische Genauigkeit erforderlich ist. Das Unternehmen hat kürzlich auch vergleichbare Ergebnisse mit dem Quantencomputer IBEX Q1 erzielt, einer ionenbasierten Maschine von AQT, die bis zu 20 Qubits unterstützt
Diese Ergebnisse zeigen, dass der von Qunova entwickelte Quantenalgorithmus hardwareunabhängig ist. Diese Tests wurden mit einer Reihe verschiedener Moleküle durchgeführt, darunter Lithiumsulfid, Schwefelwasserstoff, Wasser und Methan.
Industriepartnerschaften und zukünftige Anwendungen
„Die Ergebnisse, die Qunova demonstriert hat, sind ein wichtiger Meilenstein für Endanwender, die Quanten-Hardware für Anwendungen im Bereich der Chemie nutzen wollen. IQM freut sich, die Hardware geliefert zu haben, auf der diese Demonstration während der Quantum-Korea-Veranstaltung in diesem Sommer wiederholt und über mehrere Tage hinweg durchgeführt wurde. Unser kommerzielles Quantensystem lief zuverlässig und hat zusammen mit dem fortschrittlichen Algorithmus von Qunova gezeigt, dass wir nun in die Ära eintreten, in der Quantencomputing den Anwendern einen echten Mehrwert in Form von neuen Geschäftsanwendungen bieten kann“, sagte Dr. Peter Eder, Leiter der strategischen Partnerschaften bei IQM Quantum Computers.
„Unser Ziel bei AQT ist es, Herausforderungen zu lösen, die über die Möglichkeiten des klassischen Rechnens hinausgehen, und die Grenzen zu erweitern, um Geschäftsanforderungen zu erfüllen. Die Bereitstellung von Quanten-Hardware, mit der Qunova chemische Genauigkeit erreichen konnte, ist ein hervorragendes Beispiel für die Art von Mehrwert, den wir gemeinsam mit unseren Partnern schaffen wollen. Die Ergebnisse dieses Experiments, bei dem unser 20-Qubit-System mit gefangenen Ionen verwendet wurde, zeigen, dass Qunovas Lösung wirklich hardwareunabhängig ist, was eine beeindruckende Leistung darstellt. Mit unserer Cloud-Lösung ARNICA setzen wir uns weiterhin dafür ein, die Quantenforschung zu beschleunigen und diese transformative Technologie leicht verfügbar zu machen“, fügt Dr. Thomas Monz, CEO von AQT, hinzu.
Eine neue Ära der Quanteneffektivität
Im Gegensatz zu Simulationen auf klassischen Computern mit herkömmlichen Variational Quantum Eigensolvers (VQEs), die nicht skalierbar sind, funktioniert die Qunova-Lösung auf allen Arten von Quantencomputern und bietet eine Rechengenauigkeit, die ausreicht, um fortgeschrittene Berechnungen für die Chemie durchzuführen. VQEs, die auf Quantensystemen laufen, haben es bisher nicht geschafft, chemische Genauigkeit zu erreichen. Qunova hat dies mit seiner neuen Art von vereinfachter VQE erreicht, die als „HiVQE“ oder „Handover Iteration VQE“ bezeichnet wird.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung dieser HiVQE-Lösung die für die Berechnung dieser Probleme erforderlichen Rechenressourcen im Vergleich zu herkömmlichen VQEs um das 1.000-fache oder mehr reduziert. Qunova schätzt daher, dass sein Algorithmus das Potenzial hat, mit einer NISQ-Maschine mit nur 40 bis 60 Qubits einen Quantenvorteil für chemische Berechnungen gegenüber klassischen Computern zu erzielen.
Der Schlüssel zu diesem Durchbruch war die Entwicklung einer Berechnungsmethode, bei der keine Fehler in das Quantenberechnungsverfahren übertragen werden. Die „Pauli-Wort-Messungen“ wurden daher aus dem traditionellen VQE-Algorithmus entfernt, um die Probleme zu vereinfachen und nur die wesentlichen Daten in Bezug auf die Orbitale jedes Moleküls zu erfassen. Anschließend wurden diese Ergebnisse in klassische Maschinen eingespeist, um das Ergebnis mit der niedrigsten Energie sehr schnell zu berechnen, wodurch eine chemische Genauigkeit erreicht werden kann. Auf diese Weise konnten die Berechnungen auch 1.000-mal effizienter durchgeführt werden.
