Google realiza la primera simulación cuántica de una reacción química

En 2020, la computación cuántica todavía está en pañales. Pero poco a poco van avanzando las investigaciones en esta disciplina, que revolucionará nuestra sociedad. Hoy es Google quien anuncia en un artículo haber pasado de nivel simbólico. El equipo de Google AI Quantum logró modelar una reacción química en su Sycamore, un procesador de 54 qbit. Comenzaron con una molécula de diimida (también llamada diazeno) y simularon una reacción química que cambia la disposición de dos de los átomos que la componen. Esta reacción bien puede ser simple y bien conocida, es un avance completamente notable en esta disciplina todavía muy exploratoria. Si este resultado también es alentador, es porque los problemas de estructura molecular se encuentran entre los principales objetivos de la computación cuántica.

La disposición de las moléculas, más allá del alcance de la informática clásica

Las propiedades de las moléculas dependen en gran medida de la disposición de sus átomos. Comprender los fenómenos que tienen lugar a esta escala es, por tanto, la promesa de un progreso sustancial en biología, ciencia de materiales y en muchos otros campos. Excepto que estos problemas de organización tridimensional de moléculas, como el plegamiento de proteínas, son demasiado complejos para nuestras computadoras convencionales. Nada que ver con las pocas fórmulas de reacción de los libros de texto: a escala atómica, la química es un océano de posibilidades de una complejidad que está más allá de la comprensión. Por ejemplo, una supercomputadora "clásica" tarda varios días o incluso semanas en resolver algunos de estos problemas.

Por tanto, para realizar este tipo de simulaciones es necesario utilizar otras tecnologías ... como la computación cuántica. Nada que ver con la fuerza bruta de la informática tradicional: aquí, los bits clásicos se quedan en el camino a favor de bits cuánticos - o qbits. Sin entrar en detalles, estas unidades ofrecen a los ingenieros enfoques de cálculo completamente nuevos. Esto resuelve problemas que podrían llevar años para una supercomputadora en minutos.

Sycamore, de la "supremacía cuántica" a la supercomputadora del futuro

Por lo tanto, los investigadores de Google recurrieron al procesador Sycamore (el procesador que hizo mucho ruido en 2019 cuando alcanzó el "supremacía cuántica”) Para simular esta reacción de diazeno. Este último no se eligió al azar: es lo suficientemente simple como para ser simulado por un método clásico, sin una computadora cuántica. Esto permitió a los investigadores comparar los resultados obtenidos a través de Sycamore con los obtenidos con la computadora tradicional que se sabe que es confiable.

Buenas noticias: los dos resultados coincidieron, lo que significa que Sycamore hizo bien su trabajo. Una conclusión alentadora, que abre la puerta a simulaciones aún más complejas en el futuro. Suficiente para desarrollar materiales más eficientes o nuevos fármacos, y hacer grandes avances en física y química fundamentales. También es un nuevo paso hacia una computadora cuántica universal, que probablemente terminará en manos del público en general algún día.