Phasecraft, una compañía liderada por científicos destacados en el desarrollo de algoritmos cuánticos innovadores, ha anunciado la creación de un conjunto de algoritmos que facilitan y hacen más eficiente la simulación de materiales en computadoras cuánticas. Este método revolucionario 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 abarca desde el desarrollo de nuevos cátodos de baterías hasta la creación de células solares de próxima 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 propio 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 está contenido dentro de un software integrado que transita de la descripción del material al 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. Como ejemplo, Phasecraft demostró que el material utilizado en las baterías de ion-litio avanzadas, óxido de cobre-litio (Li2CuO2), se puede simular utilizando 410,000 compuertas cuánticas, mientras que la técnica anterior requería 1.5 billones de compuertas.
Este avance, financiado parcialmente 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, supercapacitores y celdas de combustible, que son cruciales 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 requeridos 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 tener aplicaciones prácticas. Proporciona información sobre la profundidad de los circuitos cuánticos y el número de qubits necesarios para la simulación, así como las propiedades estructurales clave 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 de Ciencia de Phasecraft, dijo: «Las mejoras que hemos logrado 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 para 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 los materiales. Este es el resultado de años de investigación y confirmación del 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 Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología, dijo: «Nos complace colaborar con Phasecraft en su base de datos de modelado de materiales. Tanto la investigación como los datos en la base de datos son un importante avance 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 el NQCC hace tres años, nuestro objetivo era permitir que los investigadores y las organizaciones obtuvieran beneficios específicos utilizando computadoras cuánticas. El trabajo de Phasecraft en el modelado de materiales, incluida la publicación de su base de datos, es exactamente el tipo de proyecto significativo que nos entusiasma y queremos apoyar. Empresas innovadoras como Phasecraft son parte de nuestra misión de convertir al Reino Unido en líder mundial en el campo de las computadoras cuánticas».
Puntos clave 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 propio 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 de los circuitos cuánticos y el número de qubits necesarios para simular diferentes materiales.
– Este logro contribuye a la posibilidad de realizar simulaciones de materiales complejos en computadoras cuánticas, abriendo puertas a simulaciones que antes eran inaccesibles.
– El trabajo de Phasecraft en el modelado de materiales es un proyecto importante respaldado por Innovate UK y el National Quantum Computing Centre, con el objetivo de aplicar 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 computaciones cuánticas.
– Celdas de combustible: Dispositivos que convierten la energía química en energía eléctrica a través de reacciones electroquímicas.
–
The source of the article is from the blog scimag.news