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Título : Desarrollo de metodos de simulación en dinámica molecular utilizando computadoras cuanticas
Autor : Chica Herrera, Abner Jesua
Director(es): Svozilík, Jirí
Tribunal (Tesis): Haro Velasteguí, Arquímides
Palabras claves : DINAMICA MOLECULAR (DM);MOLECULA;SOLUCIONADOR VARIACIONAL DE AUTOVALORES CUANTICO (VQE);ENERGIA FUNDAMENTAL (EF);OPTIMIZADORES
Fecha de publicación : 8-dic-2023
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Chica Herrera, Abner Jesua. (2023). Desarrollo de metodos de simulación en dinámica molecular utilizando computadoras cuanticas. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba
Identificador : UDCTFC;66T00080
Abstract : The field of materials study had many ways of being approached, one of the ways of carrying out these studies was through molecular dynamics and a fundamental part of this was the calculation of fundamental, since with these molecular dynamics calculations could be carried out much more precise. However, simulating molecules on a classical computer was a problem that scaled ex ponentially as the size of the molecule increased. With the aim of reducing the scalability of the problem, quantum processors were used with which the molecular simulation methods were de veloped and improved to understand their behavior. For the study, a variational quantum algorithm was used, specifically the variational quantum eigensolver (VQE), with which the fundamental en ergy was determined locally in quantum processor simulators for the molecules of N2, BF H2, C, CH4, the IBM quantum processor simulator (ibmq qasm simulator) was also used to determine the ground state energy of the CH4 molecule with several optimizers. The molecule that was sim ulated in the quantum processor (ibm nairobi) was the CH4 molecule with the Adam optimizer. It was recorded in the local simulation that the energy of the molecules presented differed between 1% and 5% from the results recorded experimentally, likewise the experiment carried out in the IBM quantum processor simulator recorded by 1.44% difference with the experimental results. Finally, the result of the quantum processor, the energy differed by 4.28% with the energy calcu lated experimentally.
Resumen : El campo de estudio de materiales ten´ıa muchas formas de ser abordado, uno de las formas de realizar estos estudios era mediante la dinamica molecular y parte fundamental de esta, era el ´ calculo de energ ´ ´ıa fundamentales, ya que con estas se pod´ıan realizar calculos de din ´ amica molec- ´ ular mucho mas precisos. Sin embargo, el simular mol ´ eculas en un computador cl ´ asico era un ´ problema que escalaba de manera exponencial segun incrementaba el tama ´ no de la mol ˜ ecula. ´ Con el objetivo de reducir la escalabilidad del problema, se recurrio a los procesadores cu ´ anticos ´ con los cuales se desarrollo y mejor ´ o los m ´ etodos de simulaci ´ on de mol ´ eculas para entender su ´ comportamiento. Para el estudio, se utilizo un algoritmo cu ´ antico variacional, espec ´ ´ıficamente el solucionador variacional de autovalores cuantico (por sus siglas en ingles VQE), con el cu ´ al´ se determino la energ ´ ´ıa fundamental en simuladores de procesadores cuanticos de manera lo- ´ cal para las moleculas de ´ N2, BF H2, CO, CH4, tambien se utiliz ´ o el simulador de procesador ´ cuantico de IBM (ibmq ´ qasm simulator) para determinar la energ´ıa de estado fundamental de la molecual de ´ CH4 con varios optimizadores. La molecula que se simul ´ o en el procesador cu ´ antico ´ (ibm nairobi) fue la mol ´ ecula de ´ CH4 con el optimizador Adam. Se registro en la simulaci ´ on local ´ que la energ´ıa de la moleculas presentadas difer ´ ´ıan entre el 1% y 5% de los resultados registrados experimentalmente, as´ı mismo el experimento realizado en el simulador de procesador cuantico de ´ IBM registro un 1.44% de diferencia con los resultados experimentales, y finalmente el resultado ´ del procesador cuantico la energ ´ ´ıa difer´ıa un 4.28% con la energ´ıa calculada experimentalmente.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/21726
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