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谷歌量子计算突破登Science封面!首次对化学反应进行量子模拟

2020年08月29日 10:30

今天,谷歌的量子计算机登上了Science封面,他们成功用12个量子比特模拟了二氮烯的异构化反应。

  

  这已经是谷歌量子计算机第二次登上顶级学术期刊封面了。

  去年10月,谷歌的量子计算机因为实现了“量子优越性”登上了Nature封面,仅用了200秒就解决了超算需要1万年才能求解的量子电路采样问题。

  这台量子计算机还能干什么?谷歌说过,能模拟化学分子。不到一年时间,他们就做到了。

  

  因为分子遵循的是量子力学,用量子计算来模拟也更为合理。只需更少的运算量和信息,就能计算出化学物质的性质。

  量子计算机模拟化学分子用处巨大。除了谷歌外,其他拥有量子计算技术的公司也在也研究,微软就是其中一员。

  上个月,微软发表了一篇文章,用量子计算帮助化学家寻找催化剂,将二氧化碳转化为甲醛。展示了量子计算与化学结合的应用前景。

  

  量子化学还是得用量子计算机

  薛定谔方程是量子化学的基础,也是化学分子遵循的基本规律,求出方程的解,就能得到物质的具体化学性质。

  但是求解薛定谔方程谈何容易,随着分子里原子数量的增多,解方程的运算量呈指数级增长。

  就拿化学里比较简单的苯分子(C6H6)来说,它只有12个原子,但是计算维度达到1044,这是任何超级计算机都无法处理的。

  

  为了简化求解过程,早在计算机出现之前,就有了一些近似方法,比如谷歌用到的“哈特里-福克方程”。但即使经过简化,运算量也是巨大的。

  更糟糕的是,在化学反应过程中,也就是化学键解离时,分子系统的电子结构会变得更加复杂,在任何超级计算机上都很难进行相关的数值计算。

  2018年,有人提出了一种新的量子算法,运算复杂度不再是指数增长,而是呈多项式增长,大大降低了运算难度。

  算法都具备了,就差一台合适的量子计算机。

  

  谷歌量子计算机模拟化学反应

  去年谷歌的Sycamore量子处理器实现了53个量子比特的纠缠,所以就用它来模拟几个简单的化学分子试试看。

  谷歌先计算6到10个氢原子组成的氢链的结合能。原始方法(下图中的黄色)效果一般,与VQE等算法结合后,量子计算机求得的结果与真实值几乎完全吻合。

  

  以上是化学分子的静态过程,接着,谷歌又用Sycamore模拟了一个简单的化学反应:二氮烯的异构化。

  

  二氮烯在顺式和反式之间跃迁的能隙是40.2毫哈特里,量子计算机给出的结果是41±6毫哈特里。

  虽然精确度上比前面模拟氢原子链要差不少,但谷歌表示,这是“第一次使用量子计算机预测化学反应机理”。

  本文的通讯作者Ryan Babbush说,虽然以上的结果不需要量子计算机就能模拟,但这项工作仍是量子计算向前迈出的一大步。

  未来可以将这种算法扩大规模,来模拟更复杂的反应。而要模拟更大分子的反应,还需要更多的量子比特。

  Babbush认为,总有一天,我们甚至可以使用量子模拟开发新的化学物质。


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2020年06月08日 11:23

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2020年04月21日 20:13

房屋租赁管理的基本政策与制度

房屋租赁是指房屋所有权人将一定期限的房屋使用权让渡给使用人,并由使用人定期向房屋所有权人交付房屋租金的行为。其中,房屋所有权人是房屋出租人,房屋使用人是房屋承租人。房屋所有权人出租房屋,既包括承租人用于居住的情况,也包括提供给他人从事经营活动及以合作方式与他人从事经营活动的情况。为加强城市房屋租赁管理,维护房地产市场秩序,保障房屋租赁当事人的合法权益,建设部根据我国《民法通则》和《城市房地产管理法》有关规定,制定并颁布了《城市房屋租赁管理办法》。一、房屋租赁的主要原则1.房屋租赁是公民、法人和其他组织关于财产权交易的民事活动,当事人应当依照民法规定遵循自愿、平等、互利的原则。2.公民、法人或其他组织对享有所有权的房屋和国家授权管理和经营的房屋可以依法出租。其中,国家授权管理和经营的房屋,是指各级政府交由机关、部队、团体和企事业单位经营管理的国有房屋。根据政府授权规定,其中有的房屋可以出租经营,有的房屋不得出租经营。3.住宅用房的租赁,应当执行国家和房屋所在地城市人民政府规定的租赁政策。租用房屋从事生产、经营活动的,由租赁双方协商议定租金和其他租赁条款。4.房屋租赁仅仅是房屋所有人让渡房屋使用权,房屋所有人仍享有对房屋的处分权,可以出卖、交换其所有的房屋。但是,承租人依据房屋租赁合同享有的房屋使用权同样受法律保护。因此在租赁期限内,房屋出租人转让房屋所有权的,房屋受让人应当继续履行原租赁合同的规定。5.房屋租赁合同是租赁双方权利义务的约定,任何一方不履行约定,就会给对方造成损害。因此,出租人如果在租赁期限内死亡,其继承人应当继续履行原租赁合同,以保障承租人的承租权。6.我国尚存一定数量向居民或职工出租的公有房屋,这部分房屋租赁带有一定程度的住房福利政策。缘于住房性质的特点,这种住房福利不仅限于承租人,也包括与其共同居住的家属。因此,为保障承租人家属的住房权利,住宅用房承租人在租赁期限内死亡的,与其共同居住两年以上的家庭成员可以继续承租该房屋。7.房屋所有权人以营利为目的,将以划拨方式取得使用权的国有土地上建成的房屋出租的,应当将租金中所含土地收益上缴国家。二、房屋租赁合同一)房屋租赁合同主要条款1.房屋租赁,当事人应当签订书面租赁合同,租赁合同应当具备以下条款:(1)当事人姓名或者名称及住所;(2)房屋的坐落、面积、装修及设施状况;(3)租赁用途;(4)租赁期限;(5)租金及交付方式;(6)房屋修缮责任;(7)转租的约定;(8)变更和解除合同的条件;(9)违约责任;(10)当事人约定的其他条款。2.房屋租赁期限届满,租赁合同终止。承租人需要继续租用的,应当在租赁期限届满前3个月提出,并经出租人同意,重新签订租赁合同。(二)房屋租赁权利义务的一般约定出租人应当依照租赁合同约定的期限将房屋交付承租人,不能按期交付的,应当支付违约金,给承租人造成损失的,应当承担赔偿责任。出租住宅用房的自然损坏或合同约定由出租人修缮的,由出租人负责修复。出租人不及时修复,致使房屋发生破坏性事故,造成承租人财产损失或者人身伤害的,应当承担赔偿责任。租用房屋从事生产、经营活动的,修缮责任由双方当事人在租赁合同中约定。出租人在租赁期限内,确需提前收回房屋时,应当事先征得承租人同意,给承租人造成损失的,应当予以赔偿。承租人必须按期缴纳租金,违约的,应当支付违约金。承租人应当爱护并合理使用所承租的房屋及附属设施,不得擅自拆改、扩建或增添。确需变动的,必须征得出租人的同意,并签订书面合同。因承租人过错造成房屋损坏的,由承租人负责修复或者赔偿。(三)关于转租房屋的规定房屋转租,是指房屋承租人将承租的房屋再出租的行为。承租人在租赁期限内,征得出租人同意,可以将承租房屋的部分或全部转租给他人。出租人可以根据转租合同约定,从转租中获得收益。房屋转租,应当订立转租合同。转租合同必须经原出租人书面同意,并按照规定办理转租房屋登记备案手续。由于转租合同依据房屋出租合同而存在,因此转租合同的终止日期不得超过原租赁合同规定的终止日期,同时,在房屋转租期间,原租赁合同变更、解除或者终止的,转租合同也随之相应的变更、解除或者终止,但出租人与转租人双方另有约定的除外。转租合同生效后,转租人享有并承担转租合同规定的出租人的权利和义务,并且应当履行原租赁合同规定的承租人的义务,但出租人与转租双方另有约定的除外。

2020年04月16日 01:16