Roman GłogulskiPhasecraft, una empresa liderada por científicos destacados especializados en el desarrollo de algoritmos cuánticos innovadores, ha anunciado la creación de un conjunto de algoritmos que hacen que la simulación de materiales en computadoras cuánticas sea más fácil y eficiente que nunca. Este revolucionario método se describe en un artículo científico publicado en la prestigiosa revista «Nature».
La simulación del comportamiento de diferentes materiales es una de las aplicaciones más prometedoras de las computadoras cuánticas, con un enorme potencial que va desde el desarrollo de nuevos cátodos de batería hasta la creación de células solares de última generación. Sin embargo, las computadoras cuánticas actuales no pueden realizar simulaciones complejas debido a limitaciones en el número máximo de operaciones confiables que se pueden ejecutar y al número limitado de qubits.
El enfoque patentado desarrollado por Phasecraft supera estas limitaciones al combinar métodos clásicos de mapeo de materiales con técnicas cuánticas innovadoras para simular el comportamiento de los materiales. El primer paso implica realizar cálculos y optimizaciones en computadoras clásicas para obtener una representación eficiente del material, mientras que el segundo paso genera los circuitos cuánticos más eficientes del mundo para simular el comportamiento de ese material. Todo este proceso se encuentra contenido en un software integrado que va desde la descripción del material hasta el circuito cuántico que lo simula.
Según el artículo publicado, este enfoque reduce drásticamente el número de compuertas cuánticas requeridas para la simulación, en algunos casos en más de un millón. Por ejemplo, Phasecraft demostró que se puede simular el material utilizado en las baterías de iones de litio avanzadas, óxido de cobre-litio (Li2CuO2), utilizando 410.000 compuertas cuánticas, mientras que la técnica anterior requería 1,5 billones de compuertas.
Este avance, parcialmente financiado por Innovate UK y el National Quantum Computing Centre (NQCC), contribuye a la posibilidad de realizar simulaciones de materiales complejos en computadoras cuánticas que se acercan a nuestras capacidades, abriendo puertas a simulaciones que antes eran inalcanzables. También es otro paso en la misión de Phasecraft de cerrar la brecha entre las promesas teóricas de la tecnología cuántica y sus aplicaciones prácticas.
El avance desarrollado por Phasecraft puede acelerar el progreso en baterías más eficientes, fotovoltaicas, supercondensadores y células de combustible, que son fundamentales para el desarrollo adicional de la tecnología de energías renovables. Además, las simulaciones más precisas utilizando computadoras cuánticas pueden contribuir a una mejor comprensión de las interacciones de medicamentos a nivel molecular, acelerando el desarrollo de nuevos medicamentos y reduciendo los costos y el tiempo necesarios para llevarlos al mercado.
Junto con la publicación del nuevo artículo, Phasecraft está presentando su base de datos de complejidad de simulación de materiales cuánticos. Esta base de datos presenta la complejidad del circuito cuántico para más de 40 materiales que se han identificado como prácticos. Proporciona información sobre la profundidad de los circuitos cuánticos y el número de qubits requeridos para la simulación, así como las principales propiedades estructurales de cada material. Los investigadores pueden filtrar la base de datos de materiales según sus aplicaciones, desde baterías hasta construcción, energía nuclear, electrónica y muchos otros campos.
Toby Cubitt, cofundador y CTO / Director Científico de Phasecraft, dijo: «Las mejoras que hemos realizado en la profundidad del circuito utilizando nuestros últimos algoritmos cambian fundamentalmente el panorama y la línea de tiempo de las simulaciones de materiales en computadoras cuánticas. Lo que antes se consideraba inalcanzable con las computadoras cuánticas actuales ahora parece estar al alcance. El objetivo de Phasecraft es modelar y diseñar materiales innovadores utilizando computadoras cuánticas».
Ashley Montanaro, cofundador y CEO de Phasecraft, dijo: «Al publicar nuestra base de datos de materiales, buscamos cerrar la brecha entre la teoría de la computación cuántica y la aplicación práctica de esta tecnología. Con información accesible sobre los circuitos cuánticos y el número de qubits requeridos para cada material, los científicos e ingenieros ahora tienen una herramienta para evaluar dónde se encuentran los mayores beneficios de las computaciones cuánticas en la modelización precisa de materiales. Esto es el resultado de años de investigación y confirma el progreso que hemos logrado en la aproximación de la modelización de materiales utilizando computadoras cuánticas».
Gilberto Teobaldi, Líder de Grupo en el Departamento de Física Teórica y Computacional del Science and Technology Facilities Council, dijo: «Nos complace colaborar con Phasecraft en su base de datos de modelización de materiales. Tanto la investigación como los datos en la base de datos son un paso importante en la aplicación de computadoras cuánticas en la ciencia de materiales. Esto demuestra el compromiso de Phasecraft y del Reino Unido con actividades pioneras en el campo de la tecnología cuántica».
Michael Cuthbert, Director del National Quantum Computing Centre, dijo: «Cuando lanzamos NQCC hace tres años, nuestro objetivo era permitir que investigadores y organizaciones aprovecharan beneficios específicos al utilizar computadoras cuánticas. El trabajo de Phasecraft en la modelización de materiales, incluida la publicación de su base de datos, es precisamente el tipo de proyecto significativo que nos entusiasma y queremos apoyar. Empresas innovadoras como Phasecraft son parte de nuestra misión de hacer del Reino Unido un líder mundial en el campo de las computadoras cuánticas».
Principales puntos del artículo:
– Phasecraft ha anunciado la creación de un conjunto de algoritmos que facilitan y hacen más eficiente la simulación de materiales en computadoras cuánticas.
– La simulación del comportamiento de diferentes materiales es una de las aplicaciones más prometedoras de las computadoras cuánticas, con el potencial de acelerar el progreso en energías renovables y medicina.
– El enfoque patentado desarrollado por Phasecraft combina métodos clásicos de mapeo de materiales con técnicas cuánticas innovadoras, reduciendo el número de compuertas cuánticas requeridas para la simulación.
– Phasecraft también está introduciendo una base de datos de complejidad de simulación de materiales cuánticos, que proporciona información sobre la profundidad del circuito cuántico y el número de qubits requeridos para simular diferentes materiales.
– Este logro contribuye a la posibilidad de realizar simulaciones de materiales complejas en computadoras cuánticas, abriendo puertas a simulaciones que antes eran inaccesibles.
– El trabajo de Phasecraft en la modelización de materiales es un proyecto importante respaldado por Innovate UK y el National Quantum Computing Centre, con el objetivo de aplicar las computadoras cuánticas en aplicaciones prácticas.
Definiciones clave utilizadas en el artículo:
– Computadoras cuánticas: Computadoras que utilizan fenómenos cuánticos, como la superposición y la entrelazación, para procesar información. Funcionan en base a qubits, que pueden contener simultáneamente valores de 0 y 1.
– Qubit: La unidad de información en una computadora cuántica, equivalente a un bit clásico.
– Simulación: El proceso de modelar el comportamiento de un sistema dado utilizando una computadora para obtener información sobre su funcionamiento o predecir resultados.
– Compuertas cuánticas elementales: Operaciones básicas realizadas en qubits para llevar a cabo cálculos cuánticos.
– Células de combustible: Dispositivos que convierten la energía química en energía eléctrica a través de reacciones electroquímicas.
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