"Detta resultat är en dröm": IBM har gjort den största kvantkemi-simuleringen hittills och det finns goda nyheter

De prototyper av kvantdatorer som finns tillgängliga för närvarande bryter gradvis ner vissa barriärer. Dessa maskiner har en svag punkt: de gör misstag. Detta är anledningen till att Ignacio Cirac, den spanske fysikern som tillsammans med Peter Zoller utvecklade den teoretiska grunden för kvantberäkning, hävdar att det korrekta är att identifiera dem som prototyper för att skilja dem från de fullt fungerande kvantdatorer som förhoppningsvis kommer att anlända i framtiden.

Under samtalet vi hade med Ignacio Cirac i juni 2021 förklarade chefen för den teoretiska avdelningen vid Max Planck Institute for Quantum Optics för oss att han trodde att kvantdatorer kommer att vara mycket värdefulla verktyg inom kvantkemiområdet för att till exempel designa läkemedel. Bara fem år efter det samtalet har en mycket viktig milstolpe inträffat som uppmanar oss att skanna horisonten för denna disciplin med en mycket sund optimism. Och en grupp forskare från IBM; RIKEN Center for Quantum Computing, i Japan; och Cleveland Clinic, i USA, har genomfört den hittills största kvant-klassiska kemi-simuleringen.

Det är en mycket viktig prestation av en anledning: det representerar ett stort steg i hur kvantdatorer kan användas tillsammans med klassiska superdatorer för att studera verkliga kemiproblem. "Detta resultat är en dröm" Dr Kenneth Merz, ledaren för denna forskning, försäkrar att resultatet av teamet han leder är en dröm. Hittills har den mest ambitiösa simuleringen som varit möjlig på detta område med hjälp av en kvantdator återskapat ett protein med endast 303 atomer. Merz team har dock lyckats simulera två biologiskt relevanta proteiner (T4-Lysozyme och Trypsin), såväl som molekylerna som de binder till, i en helt realistisk vattenhaltig miljö och nå 12 635 atomer.

I Xataka trampar Europa och Japan på kärnfusionens accelerator och lägger bollen i ett strategiskt land: Spanien. För att göra det möjligt har de tillgripit två kvantprocessorer som summerar till 94 qubits, som exekverar 9 200 kretsar under mer än 100 timmar och samlar in 1,3 miljarder mätresultat. Kvantdata bearbetades därefter med den japanska superdatorn Fugaku.

Inom detta område gör kvantdatorernas beräkningskapacitet en skillnad, även om förtjänsten inte enbart tillhör dessa maskiner. Strategin som dessa forskare har utvecklat består i att dela upp stora molekyler i mindre, mer lätthanterliga grupper. Strategin som dessa forskare har utvecklat består i att dela upp stora molekyler i mindre, mer lätthanterliga grupper.

Klassiska superdatorer löser de enklare regionerna, medan kvantsystem adresserar de mer komplexa och beräkningskrävande delarna. Resultaten kombineras sedan om för att erhålla en global bild av molekylen. För att genomföra denna simulering introducerade forskarna förbättringar i både klassisk och kvantteknik.

En av de viktigaste innovationerna de har utvecklat är dock förbättringen av det sätt på vilket systemet identifierar vilka delar av en molekyl som kräver detaljerad kvantbehandling, vilket minskar den totala beräkningskostnaden.

Som vi just har sett, måste vi sätta det i ett mycket viktigt sammanhang, även om vi måste sätta det i ett mycket viktigt sammanhang. Och trots sitt värde överträffar strategin som dessa forskare har utvecklat fortfarande inte de bästa klassiska metoderna. Det visar dock att kvantsystem redan kan bidra till att lösa betydande vetenskapliga problem, särskilt när de integreras med befintlig datorinfrastruktur.

Bild | IBM Mer information | Intressant teknik i Xataka | Utöver AI står amerikanska halvledartillverkare inför framtidens verkliga strid: kvantchips