Resumo interno:
- O Toyota Research Institute of North America (TRINA) e Xanadu estão trabalhando juntos para desenvolver algoritmos para ciência de simulação de materiais quânticos, com foco na melhoria do design e otimização de materiais com propriedades quânticas para diversas aplicações, como sensores e tecnologia de energia.
- O projeto visa identificar defeitos de spin facilmente ajustáveis em materiais 2D, potencialmente usando a computação quântica para superar as limitações clássicas e obter previsões mais precisas para aplicações de sensores quânticos.
- Uma parte fundamental da pesquisa é combinar a teoria do emaranhamento quântico com algoritmos quânticos avançados e de baixo custo, permitindo que os computadores quânticos lidem com simulações complexas, enquanto os computadores clássicos lidam com tarefas muito superficiais.
NOTÍCIAS – O Toyota Research Institute of North America (TRINA) e Xanadu, líder em computação quântica, lançaram um novo projeto para usar o poder da computação quântica para melhorar a medição da ciência dos materiais. Esta colaboração centra-se no desenvolvimento de algoritmos quânticos para melhorar o design, caracterização e otimização de objetos complexos, incluindo aqueles com propriedades quânticas desejáveis e importantes para a mobilidade futura. Este programa visa novas abordagens para a descoberta e desenvolvimento de materiais, com amplas aplicações em sensores quânticos, tecnologia energética e muito mais.
Há uma necessidade urgente de identificar defeitos de spin opticamente sintonizáveis, que são distúrbios locais na configuração de spin eletrônico de um material, em materiais 2D, a fim de desenvolver sensores quânticos avançados capazes de detectar pequenos campos magnéticos e elétricos, bem como espécies microscópicas. Alcançar este objetivo requer superar as limitações dos métodos clássicos de cálculo, para prever com precisão os principais defeitos optoeletrônicos nos materiais. Esta nova pesquisa sugere que os computadores quânticos podem fornecer uma precisão incomparável na localização de plataformas para materiais com defeito para aplicações de detecção quântica.
Um aspecto fundamental desta colaboração é a integração da teoria avançada de incorporação quântica com o desenvolvimento de algoritmos quânticos avançados. A teoria de incorporação quântica ajuda a reduzir a carga computacional significativa necessária para simular defeitos em materiais. Essa estratégia permite que os computadores quânticos se concentrem nas partes mais desafiadoras de um problema, deixando o supercomputador clássico cuidar do resto. Igualmente importante é o desenvolvimento de algoritmos quânticos projetados para baixo custo, o que é essencial para permitir a simulação de erros nos primeiros computadores quânticos. Juntos, estes componentes são fundamentais para promover os objetivos da parceria.
“Nossa abordagem envolve dividir o problema em tarefas que são mais adequadas para computadores quânticos e aquelas que podem ser bem tratadas por supercomputadores clássicos”, disse Juan Miguel Arrazola, chefe de algoritmos em Xanadu. “Ao combinar esta técnica com nossos algoritmos quânticos avançados, podemos obter informações precisas com baixo custo computacional, vinculando efetivamente novos defeitos quânticos a aplicações práticas”.
Esta pesquisa se concentra no estudo do espaço de boro com carga negativa em nitreto de boro bidimensional, um sistema de material bidimensional adequado para aplicações de detecção quântica. Usando simulações clássicas, um modelo preditivo de propriedades de luminescência foi estabelecido, fornecendo os dados necessários para projetar algoritmos quânticos aprimorados com baixo custo computacional e demonstrando o papel interessante que a computação quântica pode desempenhar no desenvolvimento da ciência dos materiais.
A colaboração entre TRINA e Xanadu destaca a crescente importância da computação quântica na superação de desafios que tradicionalmente têm impedido o progresso na ciência dos materiais. As capacidades emergentes da computação quântica mostraram um potencial promissor em muitas áreas da ciência dos materiais. Agora, a aplicação de defeitos quânticos e detecção quântica tornou-se uma nova e excitante fronteira.
“Compreender a física dos defeitos de spin é fundamental para o desenvolvimento da tecnologia de detecção quântica”, disse Chen Ling, gerente sênior de pesquisa da Toyota Motor North America (TMNA). “A computação quântica deu agora um passo importante em direção ao uso e controle precisos desses defeitos para melhorar a sensibilidade e a precisão na detecção de pequenas mudanças físicas no nível quântico”.
Esta colaboração entre a TMNA e Xanadu visa acelerar os avanços na detecção quântica e estabelecer um novo padrão de como a computação quântica pode ser aplicada com sucesso para resolver alguns dos desafios mais complexos da ciência dos materiais.
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