La nuova frontiera di Google: simulare reazioni chimiche grazie alla quantistica - CorCom

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La nuova frontiera di Google: simulare reazioni chimiche grazie alla quantistica

Primo passo, grazie al dispositivo Sycamore, verso l’uso pratico delle macchine che utilizzano i Qubit. L’esperimento pubblicato sulla rivista Science. E in futuro si potranno sviluppare anche nuove sostanze chimiche 

28 Ago 2020

Veronica Balocco

Un primo passo verso la ricerca di un utilizzo pratico per i computer quantistici: lo ha compiuto Google, i cui ricercatori hanno utilizzato per la prima volta un computer quantistico per simulare una reazione chimica, seppur semplice.

Lo studio, oggetto di una pubblicazione comparsa sulla rivista Science, si fonda su un’ipotesi teorica: poiché gli atomi e le molecole sono sistemi governati dalla meccanica quantistica, i computer quantistici (macchine che utilizzano bit quantistici, o qubit, per memorizzare informazioni ed eseguire calcoli) dovrebbero essere il modo migliore per simularli con precisione.

In realtà i computer quantistici hanno difficoltà a raggiungere la precisione necessaria per simulare atomi di grandi dimensioni o reazioni chimiche, così i ricercatori di Google hanno tentato l’utilizzo del dispositivo Sycamore dell’azienda per eseguire la prima simulazione quantistica accurata di una reazione chimica.

Nel 2019 Sycamore ha effettuato un calcolo che sarebbe stato impossibile per un computer classico eseguire negli stessi tempi, e ha raggiunto così la supremazia quantistica. Questa volta, invece, i ricercatori hanno simulato una reazione con una molecola di diazene (due atomi di azoto e due atomi di idrogeno), simulando che gli atomi di idrogeno si muovano in diverse configurazioni attorno agli atomi di azoto. Si tratta di una simulazione quantistica che concorda con quelle che i ricercatori hanno eseguito su computer classici per verificare il loro lavoro.

Sebbene questa reazione possa essere relativamente semplice e non richieda un computer quantistico per simularla, il lavoro in sé rappresenta un grande passo avanti per il calcolo quantistico. Scalare questo algoritmo per simulare reazioni più complesse dovrebbe infatti essere abbastanza semplice: simulare reazioni in molecole più grandi richiederà semplicemente più qubit e piccole modifiche al calcolo.

“Stiamo facendo calcoli quantistici della chimica su una scala fondamentalmente diversa ora – afferma Ryan Babbush di Google – Il lavoro precedente consisteva in calcoli che potevi fondamentalmente fare a mano con carta e matita, ma per le dimostrazioni che stiamo vedendo ora, avresti sicuramente bisogno di un computer per farlo”.

Secondo i ricercatori, un giorno si potranno persino sviluppare nuove sostanze chimiche utilizzando simulazioni quantistiche.

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