IBM anunció que su computadora cuántica pudo simular de manera confiable el comportamiento cuántico de un material magnéticoobteniendo resultados en línea con experimentos de dispersión de neutrones, lo que marca un paso significativo hacia el uso de computadoras cuánticas como herramientas confiables para el descubrimiento científico.
El trabajo, reportado en un estudio de investigación preimpreso, fue realizado por científicos del Centro de Ciencias Cuánticas financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. en el Laboratorio Nacional Oak Ridge, la Universidad Purdue, la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, el Laboratorio Nacional de Los Álamos, la Universidad de Tennessee e IBM.
La capacidad de diseñar nuevos materiales, como mejores superconductores, baterías más eficientes o nuevas drogasdepende de la capacidad de comprender el comportamiento cuántico, que a menudo es difícil de modelar con métodos clásicos. Aunque se esperaba que las computadoras cuánticas pudieran abordar este desafío, todavía no estaba claro si los procesadores disponibles hoy en día eran capaces de proporcionar simulaciones cuantitativamente confiables de materiales reales. Estos resultados demuestran que el hardware cuántico, junto con algoritmos innovadores y flujos de trabajo de supercomputación centrados en lo cuántico, puede simular con precisión las propiedades de los materiales, lo que es difícil de lograr utilizando únicamente métodos clásicos.
«Existe una gran cantidad de datos sobre la dispersión de neutrones en materiales magnéticos que aún no entendemos completamente debido a las limitaciones de los métodos clásicos aproximados». explicado Arnab Banerjeeprofesor asistente de Física y Astronomía en la Universidad Purdue. «Usar una computadora cuántica para comprender mejor estas simulaciones y compararlas con datos experimentales ha sido un sueño para mí durante más de una década, y estoy encantado de que hoy hayamos demostrado, por primera vez, que esto es posible».
el experimento
Los científicos han utilizado durante mucho tiempo fuentes de neutrones para revelar las propiedades cuánticas de los materiales, midiendo cómo los neutrones incidentes intercambian energía y momento con los espines del material. En este estudio, el equipo se centró en el cristal magnético KCuF3 y comparó directamente las mediciones de dispersión de neutrones con simulaciones en una computadora cuántica. La fuerte correspondencia entre experimento y simulación demuestra que los procesadores cuánticos ahora son capaces de calcular propiedades dinámicas clave de materiales reales.
«Es la combinación más impresionante que he visto jamás entre datos experimentales y simulación de qubits, y eleva significativamente el listón de lo que podemos esperar de las computadoras cuánticas», afirmó. comentó Allen Scheiefísico de materia condensada del Laboratorio Nacional de Los Álamos. «Estoy muy entusiasmado con lo que este resultado puede significar para la ciencia».
Hacia la era cuántica
Este experimento es parte de un cambio más amplio en la forma en que se aplican las computadoras cuánticas a los problemas científicos que enfrentan los laboratorios de investigación. Los resultados más recientes incluyen la primera simulación cuántica de un media molécula de Möbius nunca antes observado y una simulación de proteínas a gran escala realizada con la Clínica Cleveland. En disciplinas como la química, la ciencia de los materiales y la biología molecular, la simulación cuántica está empezando a abordar problemas relevantes para la comunidad científica.