Kvantni kompjuter simulirao molekulu berilijum hidrida

Izvor: Youtube

Nedavno je tim istraživača iz IBM-a uspio pomoću kvantnog kompjutera simulirati molekulu minerala berilijum hidrida, vrlo jednostavne i male molekule koja se sastoji od dva atoma hidrogena i jednog atoma berilijuma. Naime, kada se zna da je za ovakve simulacije potrebno predvidjeti najstabilnije stanje ove strukture, a za to je, opet, potrebno predvidjeti ponašanje svakog posebnog elektrona i simulirati ga, onda shvatamo da je riječ o izuzetno komplikovanoj operaciji. Rad u kojem je opisana ova simulacija objavljen je 14. septembra ove godine u časopisu Nature pod naslovom “Hardware-efficient variational quantum eigensolver for small molecules andquantum magnets”. Današnjim računarima simulacija molekule berilijum hidrida predstavlja veliki problem i ovo što su uspjeli istraživači sa IBM-a predstavlja veliki korak. 

Kvantni kompjuteri bi trebali biti idući veliki korak u razvoju informacionih tehnologija. Umjesto bita, oni bi koristili kvantne bite, tj. kjubite (prema engleskom terminu quantum bits – qubits). Kjubiti funkcionišu zahvaljujući jednom specifičnom svojstvu zvanom kvantna superpozicija, a to je osobina subatomskih čestica da mogu biti istovremeno u nekoliko kvantnih stanja. Najjednostavnije rečeno, kjubiti rade i po principu "i/i", a ne samo kao "ili/ili,. U suštini, kjubit može biti i 1 i 0, ali i 1 i 0 istovremeno. To svojstvo bi moglo omogućiti pohranjivanje više podataka i brže vršenje operacija tako što bi se kjubiti povezivali kvantne procesore.

Međutim, da bi kjubiti bili stabilni moram im se obezbjediti veoma niska temperatura: kjubiti rade na principu superprovodljivosti, fenomena za koji su potrebne temperatura jedva nešto više od temperature apsolutne nule. Temperaturne luktuacije mogu poremetiti način rada kjubita. 

Molekule berilijum hidrida, litijum hidrida i vodika. Izvor:IMB

Prošle godine, istraživači iz Google-a su uspjeli  pomoću kjubita izračunati najnižu vrijednost energija tj. najstabilniju konfiguraciju elektrona u najprostijoj mogućoj molekuli: molekuli vodika. Rad o tome je objavljen u Physical Reviews X, pod naslovom "Scalable Quantum Simulation of Molecular Energies".

Zatim su u IBM uspjeli simulirati molekule vodika, litijum hidrida i berilijum hidrida. Računanje najnižeg energetskog stanja atoma i molekula je važan prvi korak za mnoge aplikacije. Naučnici se nadaju da će napredak ove tehnologije, algoritama i brzine procesuiranja pomoći da bolje razumijemo postojeće molekule i otvoriti mogućnosti kreiranja sasvim novih molekula, primjerice molekula lijekova. 

Razvoj superprovodnika koji mogu raditi i na višim temperaturama (visokotemperaturni superprovodnici) bi bio krucijalan i od epohalnog značaja za razvoj kvantnih kompjutera. Već postoje materijali koji pokazuju takva svojstvo i naučnici se nadaju da će jednog dana ovi materijali imati važne aplikacije.