Les ordinateurs quantiques sont la nouvelle frontière de la technologie de recherche avancée, avec des applications potentielles telles que la réalisation de calculs critiques, protéger les actifs financiers, ou prédire le comportement moléculaire dans les produits pharmaceutiques. Des chercheurs de l'Université de la ville d'Osaka ont maintenant résolu un problème majeur empêchant l'utilisation pratique des ordinateurs quantiques à grande échelle :des prédictions précises et exactes du comportement atomique et moléculaire.

Ils ont publié leur méthode pour supprimer les informations superflues des calculs de chimie quantique le 17 septembre sous la forme d'un article en ligne avancé dans Chimie Physique Physique Chimique , un journal de la Royal Society of Chemistry.

"L'une des applications les plus attendues des ordinateurs quantiques est la simulation de structure électronique d'atomes et de molécules, " ont déclaré les auteurs de l'article Kenji Sugisaki, Conférencier et Takeji Takui, Professeur émérite au Département de chimie et de science des matériaux moléculaires de la Graduate School of Science de l'Université de la ville d'Osaka.

Les calculs de chimie quantique sont omniprésents dans toutes les disciplines scientifiques, y compris le développement de thérapies pharmaceutiques et la recherche sur les matériaux. Tous les calculs sont basés sur la résolution de l'équation du physicien Erwin Schrödinger, qui utilise des interactions électroniques et moléculaires qui se traduisent par une propriété particulière pour décrire l'état d'un système de mécanique quantique.

"Les équations de Schrödinger régissent tout comportement des électrons dans les molécules, incluant toutes les propriétés chimiques des molécules et des matériaux, y compris les réactions chimiques, " dirent Sugisaki et Takui.

Sur les ordinateurs classiques, des équations aussi précises prendraient un temps exponentiel. Sur les ordinateurs quantiques, cette précision est possible en temps réaliste, mais il nécessite un "nettoyage" lors des calculs pour obtenir la vraie nature du système, selon eux.

Un système quantique à un moment précis, appelée fonction d'onde, a une propriété décrite comme spin, qui est le total du spin de chaque électron dans le système. En raison de défauts matériels ou d'erreurs mathématiques, il peut y avoir des rotations incorrectes informant le calcul de rotation du système. Pour éliminer ces « contaminants d'essorage », ' les chercheurs ont mis en place un algorithme qui leur permet de sélectionner le nombre quantique de spin souhaité. Cela purifie la rotation, éliminer les contaminants lors de chaque calcul - une première sur les ordinateurs quantiques, selon eux.

"Les calculs de chimie quantique basés sur la résolution exacte des équations de Schrödinger pour tout comportement des atomes et des molécules peuvent permettre des prédictions de leurs propriétés physico-chimiques et des interprétations complètes sur les réactions et processus chimiques, " ils ont dit, notant que cela n'est pas possible avec les ordinateurs et algorithmes classiques actuellement disponibles. "Le présent article a donné une solution en implémentant un algorithme quantique sur des ordinateurs quantiques."

Les chercheurs prévoient ensuite de développer et de mettre en œuvre des algorithmes conçus pour déterminer l'état des électrons dans les molécules avec la même précision pour les électrons excités ou à l'état fondamental.