La molécula simulada de IBM podría conducir a avances en drogas y energía.
La computadora cuántica de IBM ha hecho un pequeño avance que podría conducir en última instancia a un importante avance químico.
Un equipo de investigadores de IBM ha utilizado con éxito IBM Q para simular con precisión la estructura molecular del hidruro de berilio (BeH2), la molécula más grande jamás simulada por un computador cuántico hasta la fecha.
Esto es bastante importante, porque simular cualquier molécula en un nivel cuántico no es una tarea fácil, aún más una grande.
El punto de simular moléculas es determinar cómo interactuarán con otros compuestos, por lo que los investigadores pueden crear modelos químicos seguros y efectivos para cosas como la medicina y las baterías.
Para ello, los científicos necesitan encontrar la configuración más estable de la molécula, conocida como su estado fundamental.
En teoría, esto debería ser lo bastante sencillo, pero para comprender verdaderamente el comportamiento de la molécula, hay que averiguar cómo cada electrón en cada átomo interactuará con todos los núcleos del otro átomo, incluyendo los efectos cuánticos inusuales que tienen lugar en escalas tan pequeñas.
Así que hay mucho que hacer, y las computadoras de hoy en día pueden abrumarse rápidamente con la magnitud de las opciones y los resultados, dejando a los modeladores químicos hacer aproximaciones sobre cómo una molécula podría comportarse y luego probar sus teorías, lo que puede llevar mucho tiempo, en el mundo real.
Así que el equipo de IBM ha demostrado que su chip de siete bits está a la altura del trabajo, mediante el cálculo del estado fundamental de BeH2 lo que tiene connotaciones significativas para el futuro de la química como la conocemos.
A continuación el curso intensivo resumido de computación cuántica.
La unidad básica de la informática es un “bit”, un conmutador sí-ó-no.
Cada vez que escucha la palabra “cuántica”, debería pensar en “probabilidades de valores distintos”.
Un qubit, o bit cuántico, es un bit que es sí y no simultáneamente, con una probabilidad de que asuma el valor de uno u otro cuando lo mida.
Es como una moneda ponderada antes de que se voltee, junto con detalles sobre sus dimensiones para que sepa la probabilidad de que sea cara o sello.
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Las partículas sólo asumen propiedades observables cuando se observan. Lo mismo ocurre con los qubits, que pueden colapsar en uno de sus dos estados.
El hecho de que los qubits puedan desmoronarse de esta manera significa que son frágiles y propensos a errores, una limitación importante de los computadores cuánticos.
El equipo utilizó algo que apenas reconocerían como una computadora, seis bits cuánticos de trabajo, representados como superconductores.
Estos son sistemas que toman propiedades cuánticas cuando se enfrían en un refrigerador justo por encima del cero absoluto.
Los qubits interactúan a través de entrelazamiento, lo que significa que usted tiene que usar el mismo conjunto de probabilidades para describir sus valores. El sistema puede leer cada qubit individualmente.
Dado que los qubits obedecen las mismas leyes de la física cuántica que las moléculas, los científicos podrían simular directamente interacciones entre partículas con qubits interactivos.
Utilizando su computadora, los investigadores modelaron el comportamiento de unas pocas moléculas simples con dos átomos de hidrógeno, un átomo de litio unido a un átomo de hidrógeno, y el hidruro de berilio, un átomo de berilio unido a dos átomos de hidrógeno, según el documento.
Incluso fueron capaces de aplicar su técnica para resolver un simple problema de química cuántica.
Incluso todavía, ciertamente no están superando a computadoras normales en este tipo de problemas, dijo el investigador de IBM Jerry Chow.
“Esto es lo mejor que una computadora cuántica ha hecho”, dijo.
Pero hay mucho trabajo por hacer. “Ahora vemos errores en este momento y no estamos obteniendo la exactitud química perfecta, pero estamos empezando a explorar el campo de la química en hardware físico”.
La simulación de reacciones químicas con precisión es un paso importante en el descubrimiento de nuevos medicamentos, fertilizantes e incluso nuevas fuentes de energía sostenible. S
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