À l'aide de 12 qubits d'un processeur quantique, les chercheurs ont pu simuler l'isomérisation du diazène.
Une équipe d'ingénieurs de Google AI Quantum a annoncé la première simulation quantique réussie d'une réaction chimique. Cela a été fait en utilisant un processeur quantique Sycamore de 54 qubits. Un article sur l'expérience a été publié dans Science.
La chimie quantique est considérée comme l'un des domaines d'application les plus prometteurs de l'informatique quantique. Les plus grands succès dans ce domaine ont été obtenus par des spécialistes d'IBM et de Google. Auparavant, à l'aide de processeurs constitués de plusieurs qubits, il était déjà possible de calculer la structure de molécules peu complexes (par exemple, l'hydrure de béryllium BeH2).
Pour simuler la réaction, les auteurs de l'ouvrage ont utilisé l'un des processus chimiques connus les plus simples - l'isomérisation du diazène, une substance de formule chimique N2H2. Une telle réaction peut sembler assez simple du point de vue de la science "classique", mais au niveau quantique, tout un complexe de choses difficiles à prévoir se produit.
Sycamore a fait un excellent travail de cette simulation, décrivant avec précision les changements de position des atomes d'hydrogène dans la molécule lors de la formation de divers isomères du diazène. Seuls 12 des 54 qubits du processeur Sycamore ont été utilisés pour les calculs - mais c'est déjà deux fois plus que lors des tentatives précédentes de simuler les processus de chimie quantique.
De plus, dans les calculs, l'algorithme hybride VQE (variational quantum eigensolver, « variational quantum method of search for eigenvalues ») a été utilisé. Son essence réside dans la recherche du minimum d'une quantité qui peut être calculée à l'aide d'un ordinateur quantique - par exemple, l'énergie des molécules et des atomes individuels. Un tel algorithme permet d'effectuer des calculs en quelques minutes, ce qu'un supercalculateur ordinaire peut prendre bien plus d'un an.
L'application d'un tel algorithme aux qubits quantiques ouvre de larges opportunités dans divers domaines de la science et de la technologie. De cette manière, des matériaux à haute résistance peuvent être sélectionnés ou l'efficacité potentielle des produits pharmaceutiques peut être calculée.
Plus tôt, nous avons écrit sur la découverte de la "négativité quantique", qui aidera au développement d'appareils de mesure ultra-précis, ainsi que sur le comportement étrange des particules de positronium, que les physiciens n'ont pas été en mesure d'expliquer.