IBM ha utilizado su computadora cuántica para simular una molécula: he aquí por qué es una gran noticia

Categoría: Informática Al corriente Sep 13

Nos acercamos un poco más a la construcción de una computadora que puede alterar una gran parte del mundo de la química y muchos otros campos además. Un equipo de investigadores de IBM utilizó con éxito su computadora cuántica, IBM Q, para simular con precisión la estructura molecular del hidruro de berilio (BeH2). Es la molécula más compleja jamás tratada con simulación cuántica completa.

La simulación molecular tiene que ver con encontrar el estado fundamental de un compuesto, su configuración más estable. Suena bastante fácil, especialmente para una pequeña molécula de tres átomos como BeH2. Pero para poder De Verdad Para conocer el estado fundamental de una molécula, debe simular cómo cada electrón en cada átomo interactuará con todos los núcleos de los demás átomos, incluidos los extraños efectos cuánticos que ocurren en escalas tan pequeñas. Este es un problema que se vuelve exponencialmente más difícil a medida que aumenta el tamaño de la molécula.

Si bien las supercomputadoras de hoy pueden simular BeH2 y otras moléculas simples, rápidamente se ven abrumadas y los modeladores químicos, que intentan encontrar nuevos compuestos para cosas como mejores baterías y medicamentos que salvan vidas, se ven obligados a aproximarse a cómo se comportaría una molécula desconocida, luego pruébelo en el mundo real para ver si funciona como se esperaba.

La promesa de la computación cuántica es simplificar enormemente ese proceso al predecir exactamente la estructura de una nueva molécula y cómo interactuará con otros compuestos. En un trabajo publicado hoy en Naturaleza (paywall), y también disponible en el Arxiv (PDF): el equipo de IBM ha demostrado que puede usar un nuevo algoritmo para calcular el estado fundamental de BeH2 en su chip de siete qubits.

En cierto modo, es un pequeño avance. Pero es un paso importante en el camino de una complejidad cada vez mayor en la simulación molecular utilizando computadoras cuánticas que en última instancia conducirá a avances comercialmente importantes.

Incluso ahora, como señala el equipo de investigación en su publicación de blog sobre el trabajo , IBM ofrece acceso a una computadora cuántica de 16 qubits como un servicio gratuito en la nube. Cuantos más qubits tenga un chip, es decir, bits cuánticos que se pueden usar para codificar datos en múltiples estados a la vez, mayor será la complejidad de los cálculos que debería poder manejar. Al menos en teoría. Como señalamos cuando hicimos de las computadoras cuánticas prácticas una de nuestras tecnologías innovadoras de 2017, uno de los grandes desafíos en el diseño de computadoras cuánticas es asegurarse de que los qubits permanezcan en su delicado estado cuántico el tiempo suficiente para realizar los cálculos. Sin embargo, cuantos más qubits tiene un chip, más difícil ha sido para los investigadores hacerlo.

Aún así, se acerca rápidamente el día en que las computadoras cuánticas superen a las máquinas clásicas, un punto de inflexión conocido como supremacía cuántica. Algunos observadores piensan que un chip con 50 qubits sería suficiente para llegar allí. Y aunque el mundo de la química se beneficiará inmensamente de tales avances, no es el único campo. Se espera que las computadoras cuánticas sean superestrellas en cualquier tipo de problema de optimización, lo que debería ayudar a impulsar grandes avances en todo, desde la inteligencia artificial hasta la forma en que las empresas entregan paquetes a los clientes.