(A)Alq?的結(jié)構(gòu);（B）兩種量子優(yōu)化算法的流程圖;（C）減少設(shè)備噪聲影響的方法圖（圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

過(guò)去十年，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界公認(rèn)有機(jī)發(fā)光材料必將“前途無(wú)量”，它可用于輕型、柔性和多功能光電器件（如OLED顯示器）。然而，如何找到合適的高效材料是一個(gè)挑戰(zhàn)。

為此，一個(gè)聯(lián)合研究小組開(kāi)發(fā)了一種將機(jī)器學(xué)習(xí)模型與量子經(jīng)典計(jì)算分子設(shè)計(jì)相結(jié)合的新方法，以加速發(fā)現(xiàn)高效的OLED發(fā)射器。這項(xiàng)研究發(fā)表在《 智能計(jì)算》 上。

通過(guò)使用這種“混合量子經(jīng)典算法”，研究人員發(fā)現(xiàn)的最佳OLED發(fā)射器是Alq?的氘代衍生物，在發(fā)光和可合成方面都非常有用。氘代OLED發(fā)射器利用了一種有機(jī)材料，其發(fā)射極分子中的氫原子由氘原子取代。它們的發(fā)光效果很好，但設(shè)計(jì)這種氘代OLED發(fā)射器具有計(jì)算挑戰(zhàn)，因?yàn)樾枰獌?yōu)化發(fā)射極分子中氘原子的位置，這需要從頭計(jì)算。

新的工作流程涉及經(jīng)典計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)，加快了計(jì)算速度。首先，在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算，以獲得一組氘化Alq?分子的“量子效率”。這些關(guān)于不同分子發(fā)光效率的數(shù)據(jù)將用于創(chuàng)建訓(xùn)練和測(cè)試數(shù)據(jù)集，以構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型，預(yù)測(cè)各種氘代Alq?分子的量子效率。

接下來(lái)，機(jī)器學(xué)習(xí)模型用于構(gòu)建系統(tǒng)的能量函數(shù)，稱為哈密頓量。然后使用兩種變分量子優(yōu)化算法（變分量子特征求解器 （VQE） 和量子近似優(yōu)化算法 （QAQA）），在量子計(jì)算機(jī)上執(zhí)行量子優(yōu)化，以幫助機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)具有最佳量子效率的分子。并在量子優(yōu)化過(guò)程中引入合成約束，以確保優(yōu)化的分子是可合成的。

為了提高量子器件預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，研究人員采用了一種噪聲處理技術(shù)，稱為遞歸概率變量消除（RPVE），并設(shè)法使用量子器件以非常高的精度找到最佳的氘代分子。以將這種新的噪聲處理技術(shù)與兩種量子優(yōu)化算法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)勢(shì)。

研究人員的方法結(jié)合了量子化學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)和量子優(yōu)化，創(chuàng)造了“生成和優(yōu)化材料信息學(xué)關(guān)鍵分子”的新機(jī)會(huì)。

論文鏈接：

https://spj.science.org/doi/10.34133/icomputing.0037

編譯：王珩

編輯：慕一

特此說(shuō)明：量子前哨翻譯此文僅作信息傳遞和參考，并不意味著同意此文中的觀點(diǎn)與數(shù)據(jù)。 —— end——