IBM a utilisé son ordinateur quantique pour simuler une molécule - voici pourquoi c'est une grande nouvelle

Catégorie: L'informatique Posté 13 sept.

Nous venons de nous rapprocher un peu plus de la construction d'un ordinateur capable de perturber une grande partie du monde de la chimie, et de nombreux autres domaines. Une équipe de chercheurs d'IBM a utilisé avec succès leur ordinateur quantique, IBM Q, pour simuler avec précision la structure moléculaire de l'hydrure de béryllium (BeH2). C'est la molécule la plus complexe jamais traitée par simulation quantique complète.

La simulation moléculaire consiste à trouver l'état fondamental d'un composé, sa configuration la plus stable. Cela semble assez facile, surtout pour une petite molécule à trois atomes comme BeH2. Mais afin de vraiment connaître l'état fondamental d'une molécule, vous devez simuler comment chaque électron de chaque atome interagira avec tous les noyaux des autres atomes, y compris les étranges effets quantiques qui se produisent à de si petites échelles. C'est un problème qui devient exponentiellement plus difficile à mesure que la taille de la molécule augmente.

Alors que les superordinateurs d'aujourd'hui peuvent simuler BeH2 et d'autres molécules simples, ils deviennent rapidement dépassés et les modélisateurs chimiques - qui tentent de trouver de nouveaux composés pour des choses comme de meilleures batteries et des médicaments qui sauvent des vies - sont obligés d'estimer comment une molécule inconnue pourrait se comporter, puis testez-le dans le monde réel pour voir s'il fonctionne comme prévu.

La promesse de l'informatique quantique est de simplifier considérablement ce processus en prédisant exactement la structure d'une nouvelle molécule et comment elle interagira avec d'autres composés. Dans un ouvrage publié aujourd'hui dans La nature (paywall)—et également disponible sur l'Arxiv (PDF) - l'équipe IBM a montré qu'elle pouvait utiliser un nouvel algorithme pour calculer l'état fondamental de BeH2 sur sa puce à sept qubits.

À certains égards, c'est une petite avance. Mais c'est une étape importante sur la voie d'une complexité toujours plus grande dans la simulation moléculaire à l'aide d'ordinateurs quantiques qui conduira à terme à des percées importantes sur le plan commercial.

Aujourd'hui encore, comme le note l'équipe de recherche dans leur article de blog sur le travail , IBM offre l'accès à un ordinateur quantique de 16 qubits en tant que service cloud gratuit. Plus une puce a de qubits, c'est-à-dire de bits quantiques pouvant être utilisés pour coder des données dans plusieurs états à la fois, plus la complexité des calculs qu'elle doit pouvoir gérer est grande. Du moins en théorie. Comme nous l'avons souligné lorsque nous avons fait des ordinateurs quantiques pratiques l'une de nos technologies révolutionnaires de 2017, l'un des grands défis dans la conception d'ordinateurs quantiques est de s'assurer que les qubits restent dans leur état quantique délicat assez longtemps pour effectuer des calculs. Cependant, plus une puce a de qubits, plus cela a été difficile pour les chercheurs.

Pourtant, le jour où les ordinateurs quantiques surpasseront les machines classiques - un point d'inflexion connu sous le nom de suprématie quantique - approche rapidement. Certains observateurs pensent qu'une puce de 50 qubits suffirait pour y arriver. Et bien que le monde de la chimie bénéficie énormément de ces progrès, ce n'est pas le seul domaine. On s'attend à ce que les ordinateurs quantiques soient des superstars pour tout type de problème d'optimisation, ce qui devrait contribuer à propulser de grandes avancées dans tous les domaines, de l'intelligence artificielle à la façon dont les entreprises livrent les packages aux clients.