Перша практична робота для квантового комп’ютера: хімія

Після багатьох років досліджень та тестувань квантові комп’ютери перетворюються на робочий інструмент. Хіміки хочуть скористатися обчислювальними можливостями таких машин, щоб створити кращі батареї та суперпровідники.

Цього місяця IBM та Google заявили, що планують зробити квантові комп’ютери комерційними машинами впродовж найближчих п’яти років. Компанії продаватимуть доступ до квантових обчислень бажаючим – такий собі різновид хмарного сервісу. Експерти вже пророкують, що такий крок стане початком нової ери, наслідки якої відчують логістика, діагностика, машинне навчання та багато інших сфер.

Одними з перших комерційних користувачів квантових комп’ютерів стануть хіміки. Такі машини допоможуть їм швидше симулювати молекули та їхню поведінку в хімічних реакціях. Подібне завдання також дозволить розробити алгоритми, необхідні для квантових комп’ютерів.

Чому квантовий комп’ютер – це потужно

Сучасні гаджети базуються на кремнієвій мікроелектроніці, яка використовує кремнієві транзистори, котрі вже дійшли до ліміту фізичних законів. Наприклад, транзистор поки не вдається зробити меншим, ніж один атом. Тому вчені розробляють обчислювачі, які використовують зовсім інші принципи роботи. Однією з таких машин є квантовий комп’ютер, у якого немає звичних сьогодні «нулів» й «одиниць».

Через те, що квантовий комп’ютер використовує абсолютно відмінні від кремнієвої електроніки принципи роботи, він базується на нестандартних одиницях інформації. Замість звичного біта такі машини працюють з кубітами, які вміють приймати три стани. З них два є звичними «нулями» і «одиницями», а третій називається «суперпозицією» – у ньому кубіт одночасно є і «нулем», і «одиницею».

Квантові комп’ютери здатні миттєво вирішувати такі завдання, які «по зубах» звичайній кремнієвій електроніці через мільйони років. Одна з таких проблем – згортання білка людини. За прийнятний час її сьогодні не може вирішити жоден кремнієвий комп’ютер. Тоді як квантовий комп’ютер завдяки своїй архітектурі видасть результат через короткий проміжок часу. До речі, згортання білка і пошук ліків на його основі – це одне із завдань, для яких Google і NASA купили собі квантовий обчислювач.

Чим займатимуться квантові комп’ютери

«З точки зору доведених теорій, хімія знаходиться попереду, – говорить директор підрозділу IBM з продажу суперком’ютерів Скот Краудер. – Ми впевнені в невеликих системах для хімії».

Дослідники вже давно використовують симуляції молекул та хімічних реакцій для пошуку нових матеріалів, ліків, каталізаторів тощо. Така тактика зменшує затрати на реальні експерименти та кількість невдалих досліджень. Сьогодні вона також є одним з головних навантажень для суперкомп’ютерів світу.

 

Прогрес гальмують самі суперкомп’ютери, які навіть у невеликих молекулах не можуть повністю моделювати складні квантові процеси між атомами та електронами, каже гарвардський професор хімії Алан Аспуру-Гузік. Він чекає на день, коли квантові комп’ютери прискорять його дослідження з пошуку нових світлогенеруючих молекул, котрі можна буде використовувати у світлодіодах та екранах.

«Зараз ми повинні постійно спиратися на експериментальні дані, – каже вчений. – Частина цієї роботи зникне, якщо ми матимемо квантовий комп’ютер».

За матеріалами: technologyreview

 

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Коментуйте, будь-ласка!
Будь ласка введіть ваше ім'я