Il Premio Nobel in Chimica è stato recentemente assegnato a tre pionieri dell’Intelligenza Artificiale per la loro innovativa capacità di prevedere le strutture proteiche, aprendo nuove prospettive nel campo della scoperta di farmaci e dei materiali avanzati. Il Professor David Baker dell’Università di Washington, il CEO di Google DeepMind Hershavis e l’Investigatore Principale John Jumper sono stati riconosciuti per il loro straordinario contributo. Questo riconoscimento sottolinea il ruolo sempre più cruciale che l’IA e la scienza dei dati stanno giocando nella ricerca scientifica, mentre la computazione quantistica si profila come un’altra forza trasformativa in questi ambiti.
Presso l’Istituto Coreano di Scienza e Tecnologia (KIST), il team di ricerca guidato dal Dr. Hyang-Tag Lim ha compiuto significativi progressi nel campo della computazione quantistica. Il loro lavoro ha portato allo sviluppo di un algoritmo in grado di stimare con precisione le distanze dei legami interatomici e le energie dello stato fondamentale, utilizzando meno risorse rispetto ai metodi convenzionali. Questo approccio innovativo ha raggiunto un livello di precisione senza precedenti senza la necessità di ricorrere a tecniche di mitigazione degli errori quantistici, stabilendo così un nuovo standard per i calcoli quantistici efficienti.
Un’importante sfida nella computazione quantistica è rappresentata dall’aumento degli errori man mano che la complessità dei calcoli cresce. Per affrontare questo problema, è emerso il metodo Variational Quantum Eigensolver (VQE), che sfrutta i vantaggi sia dei computer classici che di quelli quantistici. Questo algoritmo ibrido, che combina un’Unità di Elaborazione Quantistica (QPU) e un’Unità di Elaborazione Classica (CPU), consente di eseguire calcoli più rapidi. Anche se attualmente il VQE basato su qubit è implementato solo fino a 2 qubit nei sistemi fototonici e 12 qubit nei sistemi superconduttori, è ancora soggetto a problemi di errore che ne limitano la scalabilità quando sono necessari più qubit e calcoli complessi.
In un interessante sviluppo, il team di ricerca ha optato per l’utilizzo dei qudit anziché dei tradizionali qubit. I qudit rappresentano una forma di informazione quantistica di dimensioni superiori, in grado di offrire vantaggi significativi per i calcoli quantistici complessi. Nel loro studio, i ricercatori hanno implementato un qudit utilizzando lo stato del momento angolare orbitale di un singolo fotone, consentendo calcoli ad alta dimensionalità senza la necessità di complessi gate quantistici e riducendo gli errori.
Il team ha dimostrato l’efficacia di questo approccio eseguendo calcoli di chimica quantistica con il VQE per stimare la lunghezza del legame tra molecole di idrogeno in quattro dimensioni e molecole di idruro di litio (LiH) in 16 dimensioni, un risultato senza precedenti nei sistemi fototonici. Rispetto ai VQE convenzionali, il VQE del team del KIST ha raggiunto un’accuratezza chimica senza la necessità di tecniche di mitigazione degli errori, aprendo nuove prospettive per l’applicazione pratica in settori come lo sviluppo di farmaci e la modellazione del clima.
Il Dr. Hyang-Tag Lim del KIST ha sottolineato l’importanza di questa tecnologia di computazione quantistica basata su qudit, che promette di rivoluzionare diversi campi applicativi. Si prevede che questa innovazione possa essere sfruttata in settori come lo sviluppo di farmaci e il miglioramento delle prestazioni delle batterie, offrendo nuove opportunità per l’avanzamento scientifico e tecnologico.
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