Recentemente, o Google e a equipe da Universidade de Columbia adotaram um novo algoritmo híbrido clássico quântico para realizar o cálculo químico de 16 qubits, que é o maior cálculo químico que pode ser concluído por computadores quânticos.
Em teoria, computadores quânticos podem realizar vantagens quânticas e encontrar respostas para problemas específicos que computadores clássicos não podem resolver. Quanto mais qubits um computador quântico tem, mais seu poder computacional aumenta exponencialmente.
Computadores quânticos podem ser aplicados no campo da química, como a simulação de reações moleculares, que ajudarão a desenvolver novas baterias ou novos fármacos. À medida que as moléculas se tornam maiores, a complexidade e a dificuldade da simulação química aumentará exponencialmente, e os computadores quânticos podem superar esses desafios.
Desta vez, pesquisadores da equipe de projeto de inteligência artificial quântica do Google, da Universidade de Columbia e da Universidade da Califórnia, Berkeley, usaram o algoritmo de Monte Carlo para calcular a energia do estado fundamental das moléculas (ou seja, o estado inferior da energia das moléculas) com 16 qubits no computador quântico de sicômoro do Google, realizando o maior cálculo quântico químico até agora. Realizações relevantes foram desenvolvidas recentemente na revista Nature.
Os 12 experimentos anteriores do Google (à esquerda) e este experimento de 16 qubit (à direita).
Na pesquisa, a equipe acima mencionada propôs e verificou experimentalmente um novo método combinando computação clássica e computação quântica para realizar pesquisas químicas. Este é um método que combina o algoritmo de Monte Carlo quântico de Fermi restrito (QMC) com computação quântica. O algoritmo quântico de Monte Carlo de Fermi (QMC) é um algoritmo de Monte Carlo projetado para o modelo físico quântico de férmions (ou seja, partículas quânticas contendo elétrons).
Em geral, o algoritmo quântico Monte Carlo de Fermi rodando em um computador clássico não pode simular grandes moléculas bem. Portanto, a equipe adotou um método híbrido de computação clássica e computação quântica para superar essa dificuldade. Para avaliar o desempenho deste algoritmo híbrido clássico quântico, os pesquisadores usaram 16 qubits para calcular a energia de dois átomos de carbono em cristal de diamante.
Este experimento é quatro qubits a mais do que o cálculo químico anterior do Google no computador quântico "sycamore", e alcançou resultados experimentais mais precisos, realizando o maior cálculo quântico químico até agora.
