شبیه سازی واکنشهای شیمیایی با استفاده از کامپیوترهای کوانتومی

کمپانی IBM از روش جدیدی برای شبیه‌ سازی مولکولها با استفاده از کامپیوترهای کوانتومی پرده برداشت. این رویکرد میتواند علم مواد و شیمی را متحول نماید. این روش که در مجله نیچر منشر شده است ، درک بشر را از واکنشهای شیمیایی پیچیده افزایش خواهد داد. این پیشرفت میتواند به توسعه‌ برنامه‌ های کاربردی علمی مانند ساخت مواد جدید، توسعه‌ داروهای شخصی‌ سازی شده و کشف منابع انرژی کارآمد و پایدار کمک نماید.

محققان  IBM الگوریتمی را توسعه داده‌اند که از یک پردازنده‌ کوانتومی ۷ کوبیتی استفاده می کند. در واقع این محققان با استفاده از ۶ کوبیت از این پردازنده، برای اندازه‌ گیری حالت کمترین انرژی ماده‌ هیدرید برلیوم (BeH2) استفاده کرده‌اند. این اندازه‌ گیری، یک حرکت کلیدی برای درک واکنشهای شیمیایی است. این مورد تاکنون بزرگترین مولکول شبیه‌ سازی شده در کامپیوترهای کوانتومی است. با این‌که میتوان مدل BeH2 را بر روی کامپیوترهای معمولی نیز شبیه‌سازی کرد، ولی کمپانی IBM اظهار داشته است که با استفاده از این رویکرد میتوان به اندازه‌ گیری ویژگی مولکولهای بزرگتری نیز پرداخت که کامپیوترهای معمولی از انجام آن عاجز می باشند.

داریو گیل، معاون پژوهشی  هوش مصنوعی و آی‌ بی‌ ام کیو در مرکز تحقیقاتی IBM میگوید:

با تشکر از برنده‌ جایزه نوبل، ریچارد فاینمن، عمومی‌ترین چیزی که در مورد کوانتوم می‌دانیم این است که کوانتوم طبیعتی مکانیکی دارد. این همان چیزی است که تحقیقات اخیر ما آن را ثابت میکند. ما قادر به استفاده از کامپیوتر‌های کوانتومی برای افزایش دانش بشر در مورد پدیده‌ های طبیعی در جهان هستیم. پیش‌ بینی میکنیم در چند سال آینده ظرفیت و توانایی سیستمهای آی‌ بی‌ ام کیو از کامپیوترهای مرسوم امروزی پیشی گرفته و به عنوان یک ابزار برای متخصصان در زمینه‌ هایی مانند شیمی، زیست‌شناسی، بهداشت و علوم مواد بکار گرفته شود.

برای  نشان دادن این‌ موضوع که کامپیوتر‌های کوانتومی چگونه در حال شبیه‌ سازی مولکولها هستند، توسعه‌ دهندگان و کاربران آی‌ بی‌ ام کیو در حال حاضر قادر به دسترسی به سایت منبع باز Jupyter Notebook در زمینه شیمی کوانتوم هستند. از طریق دسترسی به ابزار منبع باز QISKit github repo کاربران میتوانند شبیه‌ سازی‌هایی را برای مولکولهای کوچک مانند هیدروژن و لیتیوم هیدرید انجام دهند. سال گذشته کمپانی آی‌ بی‌ ام، تجربه‌ استفاده از آی‌ بی‌ ام کیو را با استفاده از یک کامپیوتر کوانتومی پنج بیتی در محیطی ابری و با دسترسی رایگان در اختیار عموم مردم قرار داد. این کمپانی با بروزرسانی پردازنده و استفاده از یک پردازنده ۱۶ کوبیتی، تجربه‌ استفاده از آن را بصورت دسترسی بتا در اختیار کاربران قرار داده است.