Квантовые компьютеры обещают точно описывать молекулы, но их главная беда — шум. Каждый лишний кубит и каждая лишняя операция добавляют ошибки. Химики и физики придумали способ считать молекулы с половинным числом кубитов: метод HSQD. Он берёт квантовую выборку — как пробу грунта из скважины — и передаёт её классическому компьютеру для точной обработки.
На примере молекулы азота (10 электронов, 26 орбиталей) HSQD дал ту же точность, что и прежний метод SQD, но использовал вдвое меньше кубитов и на 40% меньше измерений. Это как получить тот же урожай с поля вдвое меньшей площади и с меньшими затратами воды. Затем выборку улучшили, отбирая только самые важные состояния — как повар отбирает лучшие ингредиенты. Такой вариант назвали HCI-HSQD, и он снизил ошибку до субатомной точности (менее одной тысячной хартри), а подпространства стали на 39% компактнее, чем у классического метода HCI.
Метод проверили на кластерах с активным пространством до 54 электронов и 36 орбиталей — это уже размеры, где классические компьютеры буксуют. HSQD показал себя как шумозащищённый и экономный путь к квантовому превосходству в химии сильной корреляции. Квантовый калькулятор становится реальнее: меньше кубитов, меньше шума, больше точности.
Молекула азота N2 — самая распространённая в атмосфере Земли, и её диссоциация (разрыв тройной связи) — классический тест для квантово-химических методов.