Continua corsa alla supremazia quantistica, ricercatore fissano punti di riferimento

Il primo computer quantistico pratico, nonostante Google abbia riferito di averlo già costruito, non è stato ancora ottenuto ma la corsa è a pieno ritmo e le aziende, nonché i governi dei vari paesi del mondo, si stanno condannando la cosiddetta supremazia quantistica.
L’unico modo, al momento, di capire quanto questo momento si stia avvicinando è utilizzare i computer classici, tra i più potenti al mondo, per cercare di simulare ciò che si ci aspetta che faccia un computer quantistico.

È proprio quello che stanno facendo gli scienziati computazionali del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) il quale stanno cercando di fissare una sorta di punto di riferimento per capire il limite da superare onde comprendere l’arrivo effettivo della supremazia quantistica.
“La simulazione classica dei problemi di chimica quantistica funge da obiettivo per i computer quantistici”, spiega Karol Kowalski, chimica computazionale del PNNL. “Quando un computer quantistico può battere quello che i nostri migliori sistemi di calcolo parallelo possono fare, gli sviluppatori di calcolo quantico sapranno che sono dove devono essere. Questo è un punto di riferimento per ispirare l’innovazione”.

Nello specifico, gli scienziati del PNNL hanno stabilito, come punto di riferimento, la simulazione della complessa struttura chimica dell’azotasi, un enzima che converte l’azoto presente nell’atmosfera in un fertilizzante che poi può essere usato per le piante.
Per comprendere come funziona davvero questo enzima, si deve ricostruire la sua struttura chimica per capire come fa a rompere il forte legame triplo di azoto utilizzando pochissima energia. Questa scoperta, tra l’altro, potrebbe essere importante per realizzare nuove tipologie di catalizzatori e per fornire quantità abbondanti di fertilizzanti efficienti, il tutto con un input di energia minimo.

“La chimica quantistica complessa è esattamente il tipo di problema in cui la disponibilità di un computer quantistico potrebbe davvero fare la differenza”, spiega Sriram Krishnamoorthy, scienziato informatico del PNNL. “Stiamo lavorando per creare i programmi che verranno eseguiti su computer quantistici”.

Intanto i ricercatori hanno già sviluppato un algoritmo che sfrutta un trucco matematico denominato “downfolding”. Con questo algoritmo è possibile eseguire calcoli difficili e dispendiosi su quelli che sono i primi computer quantistici attualmente esistenti: “È come ridurre una scatola grande in una scatola molto più piccola”, spiega ancora la Kowalski. “In questo caso, la scatola rappresenta un enorme spazio numerico. Usiamo una descrizione più compatta in un computer quantistico e ciò che viene fuori rappresenta accuratamente l’energia del sistema molto più grande. È un ponte tra il calcolo classico e quello che sarà il calcolo quantistico negli anni a venire.”

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