Google hizo la primera simulación cuántica de una reacción química


Por Leah Crane

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Una computadora cuántica en el laboratorio de Google en California

Google AI Quantum, foto de Jame

Los investigadores de Google utilizaron una computadora cuántica para simular una reacción química por primera vez. La reacción es simple, pero marca un paso hacia la búsqueda de un uso práctico de las computadoras cuánticas.

Dado que los átomos y las moléculas son sistemas gobernados por la mecánica cuántica, las computadoras cuánticas deberían ser la mejor forma de simularlos con precisión. Estas computadoras usan bits cuánticos, o qubits, para almacenar información y realizar cálculos. Sin embargo, las computadoras cuánticas luchan por lograr la precisión necesaria para simular átomos grandes o reacciones químicas.

Un equipo de Google utilizó el dispositivo Sycamore de la compañía para realizar la primera simulación cuántica precisa de una reacción química. Sycamore logró la supremacía cuántica en 2019 al realizar un cálculo que sería imposible para una computadora convencional hacer en una cantidad de tiempo práctica.

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Para la última hazaña de la computadora, los investigadores simularon una molécula de diazeno, compuesta por dos átomos de nitrógeno y dos átomos de hidrógeno, sometiéndose a una reacción en la que los átomos de hidrógeno se mueven en diferentes configuraciones alrededor del nitrógeno. La simulación cuántica estuvo de acuerdo con las simulaciones realizadas por los investigadores en computadoras clásicas para verificar su trabajo.

Si bien esta reacción puede ser relativamente básica y no es necesario tener una computadora cuántica para simularla, este trabajo sigue siendo un gran paso adelante para la computación cuántica, dice Ryan. Babbush de Google.

"Ahora estamos haciendo cálculos de química cuántica en una escala fundamentalmente diferente", dice. "El trabajo anterior consistía en cálculos que básicamente se podían hacer con lápiz y papel en la mano, pero las demostraciones que estamos viendo ahora definitivamente necesitarían una computadora para hacerlo".

Escalar este algoritmo para simular reacciones más complejas debería ser bastante fácil, dice Babbush: Simular reacciones en moléculas más grandes simplemente requerirá más qubits y pequeños ajustes en el cálculo. Algún día incluso seremos capaces de desarrollar nuevos productos químicos utilizando simulaciones cuánticas, dice.

Referencia de la revista: Ciencias, DOI: 10.1126 / science.abb9811

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