Os computadores quânticos são a nova fronteira em tecnologia de pesquisa avançada, com aplicações potenciais, como cálculos críticos, protegendo ativos financeiros, ou prever o comportamento molecular em produtos farmacêuticos. Pesquisadores da Universidade da Cidade de Osaka resolveram agora um grande problema que impede o uso prático de computadores quânticos de grande escala:previsões precisas e precisas do comportamento atômico e molecular.

Eles publicaram seu método para remover informações estranhas de cálculos de química quântica em 17 de setembro como um artigo online avançado em Físico Química Física Química , um jornal da Royal Society of Chemistry.

"Uma das aplicações mais esperadas dos computadores quânticos são as simulações de estruturas eletrônicas de átomos e moléculas, "disse o autor do artigo Kenji Sugisaki, Palestrante e Takeji Takui, Professor Emérito do Departamento de Química e Ciência de Materiais Moleculares da Escola de Graduação em Ciências da Universidade da Cidade de Osaka.

Os cálculos da química quântica são onipresentes nas disciplinas científicas, incluindo desenvolvimento de terapia farmacêutica e pesquisa de materiais. Todos os cálculos são baseados na solução da equação do físico Erwin Schrödinger, que usa interações eletrônicas e moleculares que resultam em uma propriedade particular para descrever o estado de um sistema mecânico quântico.

"As equações de Schrödinger governam qualquer comportamento dos elétrons nas moléculas, incluindo todas as propriedades químicas de moléculas e materiais, incluindo reações químicas, "Sugisaki e Takui disseram.

Em computadores clássicos, tais equações precisas levariam um tempo exponencial. Em computadores quânticos, essa precisão é possível em tempo realista, mas requer "limpeza" durante os cálculos para obter a verdadeira natureza do sistema, de acordo com eles.

Um sistema quântico em um momento específico no tempo, conhecida como função de onda, tem uma propriedade descrita como spin, que é o total do spin de cada elétron no sistema. Devido a falhas de hardware ou erros matemáticos, pode haver giros incorretos informando o cálculo do giro do sistema. Para remover esses contaminantes de rotação, 'os pesquisadores implementaram um algoritmo que lhes permite selecionar o número quântico de spin desejado. Isso purifica a rotação, remoção de contaminantes durante cada cálculo - uma primeira vez em computadores quânticos, de acordo com eles.

"Cálculos químicos quânticos baseados na resolução exata das equações de Schrödinger para qualquer comportamento de átomos e moléculas podem fornecer previsões de suas propriedades físico-químicas e interpretações completas sobre reações e processos químicos, " eles disseram, observando que isso não é possível com os computadores e algoritmos clássicos atualmente disponíveis. "O presente artigo deu uma solução através da implementação de um algoritmo quântico em computadores quânticos."

Em seguida, os pesquisadores planejam desenvolver e implementar algoritmos projetados para determinar o estado dos elétrons em moléculas com a mesma precisão para elétrons excitados ou no estado fundamental.