IBM ha utilizzato il suo computer quantistico per simulare una molecola: ecco perché questa è una grande novità

Categoria: Informatica Inserito 13 settembre

Ci siamo appena avvicinati un po' alla costruzione di un computer in grado di sconvolgere una grossa fetta del mondo della chimica e molti altri campi oltre. Un team di ricercatori dell'IBM ha utilizzato con successo il proprio computer quantistico, IBM Q, per simulare con precisione la struttura molecolare dell'idruro di berillio (BeH2). È la molecola più complessa mai sottoposta al trattamento di simulazione quantistica completo.

La simulazione molecolare consiste nel trovare lo stato fondamentale di un composto, la sua configurazione più stabile. Sembra abbastanza facile, specialmente per una piccola molecola a tre atomi come BeH2. Ma per veramente Conosci lo stato fondamentale di una molecola, devi simulare come ogni elettrone in ogni atomo interagirà con tutti i nuclei degli altri atomi, inclusi gli strani effetti quantistici che si verificano su scale così piccole. Questo è un problema che diventa esponenzialmente più difficile all'aumentare delle dimensioni della molecola.

Mentre i supercomputer di oggi possono simulare BeH2 e altre semplici molecole, vengono rapidamente sopraffatti e i modellatori chimici, che tentano di inventare nuovi composti per cose come batterie migliori e farmaci salvavita, sono costretti ad approssimarsi a come potrebbe comportarsi una molecola sconosciuta, quindi provalo nel mondo reale per vedere se funziona come previsto.

La promessa dell'informatica quantistica è di semplificare enormemente questo processo prevedendo esattamente la struttura di una nuova molecola e come interagirà con altri composti. Nell'opera pubblicata oggi in Natura (paywall) e anche disponibile sull'Arxiv (PDF): il team IBM ha dimostrato di poter utilizzare un nuovo algoritmo per calcolare lo stato fondamentale di BeH2 sul proprio chip a sette qubit.

In un certo senso, è un piccolo anticipo. Ma è un passo importante sul percorso di una complessità sempre maggiore nella simulazione molecolare che utilizza i computer quantistici che alla fine porterà a scoperte importanti dal punto di vista commerciale.

Anche adesso, come osserva il gruppo di ricerca il loro post sul blog sul lavoro , IBM offre l'accesso a un computer quantistico a 16 qubit come servizio cloud gratuito. Più qubit ha un chip, ovvero bit quantistici che possono essere utilizzati per codificare dati in più stati contemporaneamente, maggiore è la complessità dei calcoli che dovrebbe essere in grado di gestire. Almeno in teoria. Come abbiamo sottolineato quando abbiamo reso i computer quantistici pratici una delle nostre tecnologie rivoluzionarie del 2017, una delle grandi sfide nella progettazione di computer quantistici è assicurarsi che i qubit rimangano nel loro delicato stato quantistico abbastanza a lungo per eseguire calcoli. Più qubit ha un chip, però, più difficile è stato per i ricercatori.

Tuttavia, il giorno in cui i computer quantistici supereranno le macchine classiche, un punto di svolta noto come supremazia quantistica, si sta avvicinando rapidamente. Alcuni osservatori pensano che un chip con 50 qubit sarebbe sufficiente per arrivarci. E mentre il mondo della chimica trarrà enormi benefici da tali progressi, non è l'unico campo. I computer quantistici dovrebbero essere superstar in qualsiasi tipo di problema di ottimizzazione, il che dovrebbe aiutare a promuovere grandi progressi in tutto, dall'intelligenza artificiale al modo in cui le aziende consegnano i pacchi ai clienti.