La più grande simulazione chimica su computer quantistici è opera di Google

Una delle ragioni principali per cui le aziende stanno investendo nei computer quantistici è la maggiore facilità con cui è possibile simulare molecole e reazioni chimiche rispetto ai computer tradizionali. Questa differenza ha un impatto significativo sulla ricerca nell'ambito delle scienze dei materiali, della fisica, della chimica e della farmacologia. È dunque degna di nota la notizia che Google abbia eseguito su Sycamore, il suo computer quantistico, la più grande simulazione chimica finora effettuata con successo.

Google Sycamore e la più grande simulazione chimica eseguita finora

Per ottenere questa simulazione su larga scala, Google ha utilizzato un metodo chiamato variational quantum eigensolver (o VQE in breve). Come spiega IBM, anch'essa impegnata nello sviluppo dei computer quantistici, VQE consiste nell'impostare la simulazione con computer tradizionali che si occupano di calcolare i parametri iniziali dello stato quantistico; tali parametri vengono poi immessi in un computer quantistico che si occupa di preparare tale stato e calcolarne le proprietà.

L'innovazione di Google sta nell'aver usato un VQE che tratta un processore quantistico come fosse una rete neurale e cerca di ottimizzarne i parametri per tenere conto del rumore presente nel sistema minimizzando una funzione di costo. Le reti neurali possono tollerare imperfezioni nei dati grazie all'ottimizzazione e proprio la scelta di imitare questa capacità nel VQE ha permesso a Google di aumentare la dimensione della simulazione nonostante il rumore, ovvero le interferenze dettate dalle piccole variazioni di temperatura del processore o dall'interazione a livello quantistico con l'ambiente esterno.

Sfruttando questa tecnica Google è riuscita a dimostrare come sia possibile ridurre gli errori di "diversi ordini di grandezza" e che è possibile ottenere una simulazione chimica sufficientemente precisa per ottenere predizioni sperimentali. Ciò apre la strada a simulazioni realistiche di sistemi chimici a livello quantistico, perché mostra come gli errori possano essere mitigati con la crescita dei parametri e della dimensione della simulazione.

Sycamore ha 54 qubit e consiste di oltre 140 elementi modificabili singolarmente: per ottenere il controllo del computer è necessario impostare correttamente più di 2.000 parametri differenti.

Ulteriori dettagli sono disponibili nell'annuncio e nell'articolo scientifico pubblicato su Science che spiega la scoperta.