IBM Quantum Computer fait une chimie record

Image: IBM Research / Flickr

Aussi cool qu'ils paraissent, les ordinateurs quantiques ne seront probablement pas les mieux adaptés pour concevoir des sites Web ou créer de jolis traitements de texte. Au lieu de cela, leurs bits excentriques peuvent un jour être utilisés pour résoudre des algorithmes spéciaux, pour des applications d'intelligence artificielle ou pour modéliser des choses qui suivent en fait les règles sauvages de la physique quantique. Un jour.

Les scientifiques d'IBM rapportent maintenant utiliser un simple ordinateur quantique pour résoudre des problèmes scientifiques plus importants: ils ont modélisé la chimie d'atomes plus grands que les deux plus simples, l'hydrogène et l'hélium. Les chercheurs espèrent qu'un jour, ces types d'ordinateurs pourront simuler des molécules encore plus grosses, ce qui pourrait avoir des applications importantes dans la découverte de nouveaux médicaments. Nous en sommes encore aux premiers stades de l'informatique quantique et il est probable que les concurrents l'emporteront bientôt sur cette recherche, mais le nouveau travail est certainement une avancée.

Les expériences des chercheurs démontrent qu'un type spécial de solutionneur de problèmes de physique quantique «implémenté sur un processeur quantique supraconducteur à six qubits est capable de résoudre les problèmes moléculaires au-delà des éléments de la période I», comme l'hydrogène et l'hélium, «jusqu'à BeH 2 », hydrure de béryllium , selon l'article publié en ligne hier dans la revue Nature.

Ordinateur quantique avec sept qubits (Image: IBM Research / Flickr)

Voici le cours accéléré d'informatique quantique. L'unité de base de l'informatique est un «bit», un commutateur oui ou non. Chaque fois que vous entendez le mot «quantique», vous devez penser à «probabilités de valeurs distinctes». Un qubit, ou bit quantique, est un bit qui est oui et non simultanément, avec une probabilité qu'il prenne la valeur de l'un ou de l'autre lorsque vous le mesurez. C'est comme une pièce pondérée avant d'être retournée, avec des détails sur ses dimensions afin que vous sachiez la probabilité qu'elle soit face ou face. Ceci est conforme à la façon dont la chimie fonctionne réellement; l'hydrogène n'est littéralement que deux particules, un électron et un proton, avec une liste de propriétés distinctes possibles pour décrire le système, appelée fonction d'onde. Les particules n'assument des propriétés observables que lorsqu'elles sont observées. Il en va de même avec les qubits, qui peuvent s'effondrer dans l'un de leurs deux états.

Le fait que les qubits puissent se désagréger de cette manière signifie qu'ils sont fragiles et sujets aux erreurs, une limitation majeure des ordinateurs quantiques.

L'équipe a utilisé quelque chose que vous reconnaissez à peine comme un ordinateur, six bits quantiques fonctionnels représentés comme des supraconducteurs. Ce sont des systèmes qui acquièrent des propriétés quantiques lorsqu'ils sont refroidis dans un réfrigérateur juste au-dessus du zéro absolu. Les qubits interagissent par intrication, ce qui signifie que vous devez utiliser le même ensemble de probabilités pour décrire leurs deux valeurs. Le système peut alors lire chaque qubit individuellement.

Puisque les qubits obéissent aux mêmes lois de la physique quantique que les molécules, les scientifiques pourraient simuler directement les interactions entre les particules avec des qubits en interaction. À l'aide de leur ordinateur, les chercheurs ont modélisé le comportement de quelques molécules simples avec deux atomes d'hydrogène, un atome de lithium lié à un atome d'hydrogène et de l'hydrure de béryllium, un atome de béryllium lié à deux atomes d'hydrogène, selon l'article. Ils ont même pu appliquer leur technique pour résoudre un simple problème de chimie quantique.

Jerry Chow fait un gros travail (Image: IBM Research / Flickr)

Même encore, nous ne battons certainement pas les ordinateurs ordinaires à ce genre de problèmes, a déclaré le chercheur d'IBM Jerry Chow à Gizmodo. «C'est le meilleur qu'un ordinateur quantique ait fait», a-t-il déclaré. Mais il y a beaucoup de travail à faire. «Nous constatons actuellement des erreurs et nous n'obtenons pas la précision chimique parfaite, mais nous commençons à explorer le domaine de la chimie sur du matériel physique.»

Il y a beaucoup d'autres défis à relever avec les ordinateurs quantiques, qui, comme je l'ai déjà dit , sont toujours dans le domaine des salles pleines de tubes à vide que les ordinateurs ordinaires étaient depuis longtemps.

Tout cela signifie que beaucoup de gens travaillent sur de tels problèmes. Le chercheur de l'Université Harvard, Alán Aspuru-Guzik, a déclaré à Chemical & Engineering News que d'autres concurrents pourraient bientôt prendre la tête. Mais Chow a dit que ce n'était pas un problème. «Toute la communauté trouvera de meilleures façons de gérer les erreurs et je pense que ce sera vraiment excitant.»

[ Nature ]

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