Las grandes computadoras cuánticas con corrección de errores imaginadas hoy podrían estar a décadas de distancia, pero los expertos están tratando de encontrar formas de usar procesadores cuánticos existentes y a corto plazo para resolver problemas útiles a pesar de las limitaciones debidas a errores o "ruido".
Un uso previsto clave es simular propiedades moleculares. A la larga, esto puede conducir a avances en la mejora de materiales y el descubrimiento de fármacos. Pero no con cálculos ruidosos que confunden los resultados.
Ahora, un equipo de investigadores de química y física de Virginia Tech ha avanzado en la simulación cuántica al diseñar un algoritmo que puede calcular de manera más eficiente las propiedades de las moléculas en una computadora cuántica ruidosa. Ed Barnes, Sophia Economou, miembros de la facultad de Ciencias de Virginia Tech, yNick Mayhall publicó recientemente un artículo en Comunicaciones de la naturaleza detallando el avance
Se espera que las computadoras cuánticas puedan realizar ciertos tipos de cálculos de manera mucho más eficiente que las computadoras "clásicas" que se usan actualmente. Sin embargo, son similares a las computadoras clásicas, ya que ejecutan algoritmos aplicando secuencias de puertas lógicas- en este caso, "compuertas cuánticas", que juntas forman circuitos cuánticos - a bits de información. Para las computadoras cuánticas ruidosas de hoy, el problema ha sido que se acumularía tanto ruido dentro de un circuito que la computación se degradaría y generaría cualquier posteriorcálculos inexactos. Los científicos han tenido dificultades para diseñar circuitos que sean más cortos y más precisos.
El equipo de Virginia Tech abordó este problema desarrollando un método que hace crecer el circuito de forma iterativa. "Comenzamos con un circuito mínimo, luego lo hacemos crecer a medida que agregamos puerta lógica tras puerta lógica en cortocircuitos hasta que la computadora encuentra el circuitosolución ", dijo Mayhall, profesor asistente en el Departamento de Química.
Un segundo beneficio importante del algoritmo es que Barnes, Economou y Mayhall lo diseñaron para adaptarse en función del sistema molecular que se simula. Las diferentes moléculas dictarán sus propios circuitos, diseñados específicamente para ellos.
La colaboración interdisciplinaria entre los departamentos de Química y Física de Virginia Tech - Barnes, Economou y Mayhall y un equipo de estudiantes graduados y posdoctorados de ambos departamentos - ha recibido subvenciones de la National Science Foundation y el Departamento de Energía de los EE. UU. Por un total de másde $ 2.8 millones.
Virginia Tech e IBM establecieron recientemente una asociación que brinda a los investigadores acceso al hardware de computación cuántica de IBM. "Nuestro equipo en Virginia Tech está realmente entusiasmado con los próximos pasos en nuestro trabajo", dijo Economou, profesor asociado del Departamento de Física, "que incluye la implementación de nuestro algoritmo en los procesadores de IBM".
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Materiales proporcionado por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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