Partes de una computadora cuántica IBM en exhibición
Angela Weiss/AFP a través de Getty Images
Una computadora cuántica y una supercomputadora convencional que trabajan juntas podría convertirse en una herramienta invaluable para comprender los productos químicos. Una colaboración entre IBM y el Instituto Científico Japonés Riken ahora ha establecido un camino para llegar allí.
Predicción Qué hará una molécula dentro de una reacción – Por ejemplo, como parte de un tratamiento médico o un catalizador industrial, a menudo depende de comprender los estados cuánticos de sus electrones. Computadoras cuánticas podrían acelerar el proceso de calcular estos estados, pero en su forma actual, todavía están propenso a errores. Las supercomputadoras convencionales pueden captar esos errores antes de que se conviertan en un problema.
En una declaración conjunta a Nuevo científico, Seiji Yunoki y Mitsuhisa sato En Riken dijo que las computadoras cuánticas pueden llevar las computadoras tradicionales a nuevas capacidades. Ahora ellos y sus colegas han utilizado la computadora de Heron Quantum de IBM y la supercomputadora Fugaku de Riken para modelar nitrógeno molecular, así como dos moléculas diferentes hechas de hierro y azufre.
Los investigadores utilizaron hasta 77 bits cuánticos, o qubitsy un algoritmo llamado SQD para dividir el cálculo de los estados cuánticos de las moléculas entre las máquinas. La computadora cuántica realizó cálculos mientras la supercomputadora marcaba y corrigía errores. Por ejemplo, si Heron produjera una función matemática que describe más electrones que los contenidos en la molécula en cuestión, Fugaku descartaría esa parte de la solución y actualizaría y repetiría el cálculo.
Este método híbrido aún no supera el mejor escenario de lo que una supercomputadora podría hacer solo, pero es competitivo con algunos enfoques estándar, dice Jay Gambetta en IBM, que no estuvo involucrado con el experimento. “Es 1751638783 casi comparando herramientas computacionales “.
En el corto plazo, esta intervención es la “salsa secreta” para obtener computadoras cuánticas propensas a errores para hacer química, dice Kenneth Merz en la Clínica Cleveland en Ohio. Utilizando una computadora cuántica IBM diferente yked a una computadora clásica, su equipo desarrolló una variación del algoritmo SQD que puede modelar moléculas en solucionesque es una representación más realista de experimentos químicos que los modelos anteriores.
En opinión de Merz, otras optimizaciones de SQD podrían ayudar a la combinación de la computación cuántica y convencional para obtener ventajas tangibles sobre este último dentro del próximo año.
“La combinación de cuántica y supercomputación no solo vale la pena, es inevitable”, dice Sam Stanwyck en la empresa informática Nvidia. Un uso realista de la computación cuántica es uno en el que los procesadores cuánticos están integrados con procesadores clásicos potentes en un centro de supercomputador, dice. NVIDIA ya ha desarrollado una plataforma de software que tiene como objetivo admitir dichos enfoques híbridos.
Aseem datar At Microsoft dice que su empresa tiene la vista puesta en el “tremendo potencial en la combinación de computación cuántica, supercomputación e IA para acelerar y transformar la química y la ciencia de los materiales” también.
Pero mientras industria de la computación cuántica Las partes interesadas defienden la idea, quedan muchos desafíos. Markus Reiher En ETH Zurich, en Suiza, dice que los resultados del experimento Riken son alentadores, pero aún no está claro si este enfoque se convertirá en la forma preferida de realizar cálculos de química cuántica. Por un lado, la precisión de la respuesta final del par de la supercomputadora cuántica sigue siendo incierta. Para otro, ya hay métodos convencionales bien establecidos para realizar tales cálculos, y funcionan muy bien.
La promesa de incorporar una computadora cuántica en el proceso de cálculo es que podría ayudar a modelar moléculas más grandes o trabajar más rápidamente. Pero Reiher dice que ampliar el nuevo enfoque puede ser difícil.
Gambetta dice que se instaló una nueva versión de la computadora de Heron Quantum de IBM en Riken en junio, y ya comete menos errores que los modelos anteriores. El anticipa Incluso mejoras de hardware más grandes en el futuro cercano.
Los investigadores también están ajustando el algoritmo SQD y optimizando la forma en que Heron y Fugaku trabajan en paralelo para hacer que el proceso sea más eficiente. Merz dice que la situación es similar a la que estaban las supercomputadoras convencionales en la década de 1980: no hay escasez de problemas abiertos, pero la incorporación de nuevas tecnologías podría ofrecer grandes rendimientos.
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