Guillem Alsina Gonzàlez
Apesar de o desenvolvimento dos computadores quânticos ainda se encontrar numa fase inicial em relação ao que esta tecnologia pode oferecer (por exemplo, a Fujitsu contou-nos no último Mobile World Congress que tinha atingido os 256 qubits, com previsão de atingir os 1.000 no final do ano e os 10.000 em 2030), isso não significa que já não existam aplicações práticas, como o que a IBM conseguiu recentemente na área dos materiais.
E é que, se historicamente a comunidade científica tem utilizado fontes de neutrões para estudar as propriedades quânticas dos materiais, analisando a troca de energia e momento entre estas partículas subatómicas e os spins do material para a conceção de novos compostos químicos (que vão desde supercondutores até baterias ou fármacos), uma vez que isso requer a compreensão do comportamento quântico a nível molecular, e que os métodos computacionais clássicos têm apresentado limitações para modelar estes dados de forma precisa, a computação quântica pode superar este gargalo.
Uma equipa de investigadores da empresa norte-americana, em conjunto com o Centro de Ciências Quânticas do Departamento de Energia dos Estados Unidos e diversas instituições, como os laboratórios nacionais de Oak Ridge e Los Álamos, bem como as universidades de Purdue, Tennessee e Illinois Urbana-Champaign, publicou um trabalho que aborda este desafio computacional, utilizando para tal um computador quântico para simular as propriedades do cristal magnético KCuF₃, um material cujas características físicas já estavam amplamente documentadas na literatura científica.
Ao comparar diretamente as medições físicas anteriores de dispersão de neutrões com as simulações computacionais realizadas, os resultados dos processadores quânticos coincidiram com os dados experimentais. Os investigadores envolvidos no projeto salientaram que este elevado grau de exatidão entre a simulação executada por um computador quântico e os testes físicos estabelece um novo padrão no que diz respeito ao desempenho esperado destas máquinas, e que este marco científico confirma a viabilidade do hardware quântico atual como ferramenta fiável para a simulação quantitativa de materiais reais, um objetivo metodológico perseguido pelos físicos de materiais durante a última década.
Os engenheiros responsáveis pelo estudo indicam também que a precisão alcançada se deve às recentes melhorias na escala e na qualidade dos processadores, nomeadamente na redução das taxas de erro de dois qubits. Com a previsão técnica de que estas margens de erro continuem a diminuir gradualmente e se consigam ampliações para dimensões superiores, a equipa de investigação já começou a aplicar esta mesma programação quântica a outras famílias de materiais com interações muito mais complexas do que as do composto KCuF₃.
Outros marcos recentes de simulações realizadas com computadores quânticos foram a simulação de uma molécula de meia fita de Möbius (inexistente na natureza) ou os modelos de proteínas em grande escala desenvolvidos pela IBM em colaboração com a Clínica de Cleveland.
Todo este progresso baseia-se num modelo de arquitetura que combina recursos quânticos com a informática clássica num único fluxo de trabalho, uma integração concebida para gerar valor real tanto a nível de investigação como comercial em disciplinas como a química, a biologia molecular e a ciência dos materiais.
