La computación cuántica promete revolucionar la computación de alto rendimiento. Pero aún hay un largo camino por recorrer.
Simular las propiedades de los materiales para las tecnologías cuánticas de próxima generación es una de las pruebas que involucran el uso de computadoras cuánticas. Los científicos realizaron simulaciones cuánticas de defectos de espín en un nuevo estudio del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y la Universidad de Chicago.
Giulia Galli, profesora de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular y del Departamento de Química de la Universidad de Chicago, científica sénior del Laboratorio Nacional Argonne, colaboradora de Q-NEXT y directora de MICCoM, dijo: “Las razones por las que hacemos este tipo de simulaciones es obtener una comprensión fundamental de las propiedades de los materiales y también decirles a los experimentadores cómo eventualmente diseñar mejor los materiales para las nuevas tecnologías. Los resultados experimentales obtenidos para los sistemas cuánticos suelen ser bastante complicados y pueden ser difíciles de interpretar. Una simulación es importante para ayudar a interpretar los resultados experimentales y luego presentar nuevas predicciones”.
Los defectos de espín son impurezas específicas en materiales que podrían ofrecer una buena base para nuevas tecnologías cuánticas. El estudio de los defectos de espín ofrece un sistema del mundo real para validar las capacidades de las computadoras cuánticas.
Galli dijo: “La gran mayoría de los cálculos con computadoras cuánticas en estos días se realizan en sistemas modelo. Estos modelos son interesantes en teoría, pero simular un material real de interés experimental es más valioso para toda la comunidad científica”.
Al utilizar computadoras cuánticas para calcular las propiedades de materiales y moléculas, surge un problema conocido como ruido de hardware, que no está presente en las computadoras clásicas. Los cálculos ruidosos producen resultados ligeramente diferentes cada vez que se ejecutan.
El científico de Argonne, Marco Govoni, coautor principal del estudio, dijo: “La incertidumbre en la medición depende del hardware cuántico. Uno de los logros de nuestro trabajo es que pudimos corregir nuestras simulaciones para compensar el ruido que encontramos en el hardware”.
El estudiante graduado de la Universidad de Chicago Benchen Huang, el primer autor del estudio, dijo: “Comprender cómo manejar el ruido en las computadoras cuánticas para simulaciones realistas es un resultado importante”.
“Podemos anticipar que en el futuro podríamos tener computación cuántica sin ruido: aprender a eliminar o cancelar el ruido en nuestra simulación también nos enseñará si la ventaja cuántica puede convertirse en una realidad y para qué problemas en la ciencia de los materiales”.
Galli dijo: “Al final, el potencial innovador de las computadoras cuánticas motivará más trabajo en este sentido”.
“Acabamos de empezar. El camino por delante parece lleno de emocionantes desafíos”.
Referencia de la revista:
- Benchen Huang, Marco Govoni y Giulia Galli. Simulación de la estructura electrónica de defectos de espín en computadoras cuánticas. DOI: 10.1103/PRXQuantum.3.010339
