IBM heeft zijn kwantumcomputer gebruikt om een ​​molecuul te simuleren - dit is waarom dat groot nieuws is

Categorie: computergebruik Geplaatst 13 sep

We zijn net een beetje dichter bij het bouwen van een computer gekomen die een groot deel van de scheikundewereld kan ontwrichten, en nog vele andere gebieden. Een team van onderzoekers van IBM heeft met succes hun kwantumcomputer, IBM Q, gebruikt om de moleculaire structuur van berylliumhydride (BeH2) nauwkeurig te simuleren. Het is het meest complexe molecuul dat ooit de volledige kwantumsimulatiebehandeling heeft ondergaan.

Bij moleculaire simulatie draait alles om het vinden van de grondtoestand van een verbinding - de meest stabiele configuratie. Klinkt eenvoudig genoeg, vooral voor een klein oud molecuul met drie atomen als BeH2. Maar om te echt Als je de grondtoestand van een molecuul kent, moet je simuleren hoe elk elektron in elk atoom zal interageren met de kernen van alle andere atomen, inclusief de vreemde kwantumeffecten die op zulke kleine schaal optreden. Dit is een probleem dat exponentieel moeilijker wordt naarmate het molecuul groter wordt.

Terwijl de huidige supercomputers BeH2 en andere eenvoudige moleculen kunnen simuleren, raken ze al snel overweldigd en chemische modelbouwers - die nieuwe verbindingen proberen te bedenken voor zaken als betere batterijen en levensreddende medicijnen - worden gedwongen om te schatten hoe een onbekend molecuul zich zou kunnen gedragen. test het in de echte wereld om te zien of het werkt zoals verwacht.

De belofte van kwantumcomputing is om dat proces enorm te vereenvoudigen door precies de structuur van een nieuw molecuul te voorspellen en hoe het zal interageren met andere verbindingen. In het werk dat vandaag is gepubliceerd in Natuur (betaalmuur)—en ook beschikbaar op de Arxiv (PDF) - het IBM-team heeft aangetoond dat ze een nieuw algoritme kunnen gebruiken om de grondtoestand van BeH2 op hun zeven-qubit-chip te berekenen.

In sommige opzichten is het een kleine vooruitgang. Maar het is een belangrijke stap op het pad van steeds grotere complexiteit in moleculaire simulatie met behulp van kwantumcomputers die uiteindelijk zal leiden tot commercieel belangrijke doorbraken.

Zelfs nu, zoals het onderzoeksteam opmerkt in hun blogpost over het werk , biedt IBM als gratis cloudservice toegang tot een 16-qubit quantumcomputer. Hoe meer qubits een chip heeft, dat wil zeggen kwantumbits die kunnen worden gebruikt om gegevens in meerdere toestanden tegelijk te coderen, hoe groter de complexiteit van de berekeningen die hij moet kunnen verwerken. In theorie althans. Zoals we aangaven toen we praktische kwantumcomputers tot een van onze baanbrekende technologieën van 2017 maakten, is een van de grote uitdagingen bij het ontwerpen van kwantumcomputers ervoor te zorgen dat qubits lang genoeg in hun delicate kwantumtoestand blijven om berekeningen uit te voeren. Hoe meer qubits een chip heeft, hoe moeilijker dat voor onderzoekers is geweest.

Toch nadert de dag waarop kwantumcomputers klassieke machines overtreffen - een buigpunt dat bekend staat als kwantumsuprematie - snel. Sommige waarnemers denken dat een chip met 50 qubits genoeg zou zijn om daar te komen. En hoewel de chemiewereld enorm zal profiteren van dergelijke vooruitgang, is het niet het enige veld. Van kwantumcomputers wordt verwacht dat ze supersterren zijn bij elk soort optimalisatieprobleem, wat zou moeten bijdragen aan grote vooruitgang in alles, van kunstmatige intelligentie tot hoe bedrijven pakketten aan klanten leveren.