IonQ esegue per la prima volta la simulazione della molecola dell’acqua su di un Quantum Computer

IonQ, ha annunciato che il suo computer quantistico ha raggiunto un importante traguardo: simulare la molecola d’acqua con una precisione vicina a quella necessaria per applicazioni pratiche nel promettente campo della chimica computazionale.

“Questi risultati dimostrano che la tecnologia di IonQ ha la precisione e l’utilità necessarie per raggiungere il potenziale del quantum computing”, ha affermato Christopher Monroe, co-fondatore e amministratore delegato di IonQ. “E chiaro che questo è un lungo viaggio, ma ci aspettiamo che i nostri dispositivi continuino a migliorare ed alla fine possano aiutare a rispondere ad alcuni dei problemi più complessi del mondo”. Ricordiamo che Monroe è anche professore di fisica Bice Sechi-Zorn presso l’Università del Maryland.

L’acqua è una delle molecole più complesse mai simulate su un computer quantistico e il sistema di IonQ ha ottenuto una precisione molto più elevata rispetto alle simulazioni fatte mediante altri dispositivi. Nel documento pubblicato su arXiv descrive come gli scienziati IonQ hanno calcolato l’energia della molecola d’acqua nel suo stato fondamentale (ground-state). I risultati della macchina di IonQ si sono avvicinati alla precisione necessaria per fare una previsione chimica accurata, nota come precisione chimica.

Per raggiungere questo obiettivo, IonQ ha sviluppato un nuovo approccio efficiente che può essere applicato alla simulazione di qualsiasi molecola. Gli scienziati ritengono che questo approccio possa accelerare lo sviluppo di applicazioni di quantum computing per risolvere importanti problemi di chimica e di sviluppo farmaceutico che fino ad oggi sono stati fuori dalla portata anche per i supercomputer più potenti.

I sistemi di IonQ, presentati nello scorso mese di dicembre, sono i primi sul mercato che utilizzando i singoli atomi (ioni) come qubit. Sono più accurati e possono eseguire calcoli più complessi di qualsiasi computer quantistico finora costruito.

Rappresentazione schematica del Quantum Computer a ioni intrappolati

La chimica computazionale è una disciplina che cerca di creare accurate simulazioni al computer di sistemi chimici, in alternativa a costosi esperimenti. È visto come un modo promettente per sviluppare nuovi farmaci, prodotti chimici e materiali. Queste simulazioni richiedono calcoli precisi per l’energia di ciascuna molecola che partecipa ad una reazione; un valore calcolabile, in teoria, considerando tutte le possibili interazioni quantistiche tra le particelle che costituiscono la molecola. Tranne che per  le sostanze più semplici, i calcoli necessari sono difficili o impossibili anche sui più grandi super-computer convenzionali.

La pubblicazione su arXiv, rilasciata qualche giorno fa, descrive come IonQ abbia sviluppato nuovi metodi che possano avvicinarsi al calcolo esatto dell’energia di stato fondamentale (ground-state) di una molecola, usando meno risorse di calcolo rispetto a quanto è stato fatto fino ad ora. Questi risultati derivano da un nuovo processo di ottimizzazione dell’algoritmo quantistico, che sfrutta le efficienze specifiche dell’hardware di IonQ.

“Questo stesso tipo di ottimizzazione potrebbe un giorno essere tradotto in altri tipi di problemi, dalla logistica alla modellazione finanziaria”, ha detto Monroe.

“Chiunque voglia essere all’avanguardia nella chimica computazionale o in altri problemi di ottimizzazione dovrebbe vedere i nostri risultati come una sveglia, per iniziare subito a progettare le applicazioni per sfruttare la prossima generazione di computer quantistici”.