Guillem Alsina Gonzàlez
Pese a que el desarrollo de los ordenadores cuántico todavía se encuentra en una fase temprana para lo que puede ofrecer esta tecnología (por ejemplo, desde Fujitsu nos contaban este pasado Mobile World Congress que habían llegado a los 256 cubits, con previsión de lograr los 1.000 a finales de año, y los 10.000 en 2030), ello no quita que ya haya aplicaciones prácticas, como lo que ha conseguido IBM recientemente en el área de los materiales.
Y es que, si históricamente la comunidad científica ha empleado fuentes de neutrones para estudiar las propiedades cuánticas de los materiales, analizando el intercambio de energía y momento entre estas partículas subatómicas y los espines del material para el diseño de nuevos compuestos químicos (que van desde superconductores hasta baterías o fármacos) ya que requiere comprender el comportamiento cuántico a nivel molecular, y que los métodos informáticos clásicos han presentado limitaciones para modelar estos datos de manera precisa, la informática cuántica puede superar este cuello de botella.
Un equipo de investigadores de la firma estadounidense, junto con el Centro de Ciencias Cuánticas del Departamento de Energía de los Estados Unidos y diversas instituciones como los laboratorios nacionales de Oak Ridge y Los Álamos, así como las universidades de Purdue, Tennessee e Illinois Urbana-Champaign, ha publicado un trabajo que aborda este reto computacional, utilizando para ello un ordenador cuántico para simular las propiedades del cristal magnético KCuF₃, un material cuyas características físicas ya estaban ampliamente documentadas en la literatura científica.
Al comparar directamente las mediciones físicas previas de dispersión de neutrones con las simulaciones informáticas realizadas, los resultados de los procesadores cuánticos han coincidido con los datos experimentales. Los investigadores implicados en el proyecto han señalado que este alto grado de exactitud entre la simulación ejecutada mediante un ordenador cuántico y las pruebas físicas, establece un nuevo estándar respecto al rendimiento esperado de estas máquinas, y que este hito científico confirma la viabilidad del hardware cuántico actual como herramienta fiable para la simulación cuantitativa de materiales reales, un objetivo metodológico perseguido por los físicos de materiales durante la última década.
Los ingenieros responsables del estudio también indican que la precisión alcanzada se debe a las recientes mejoras en la escala y la calidad de los procesadores, concretamente en la reducción de las tasas de error de dos cúbits. Con la previsión técnica de que estos márgenes de error sigan disminuyendo paulatinamente y se logren ampliaciones a dimensiones superiores, el equipo investigador ya ha comenzado a aplicar esta misma programación cuántica a otras familias de materiales con interacciones mucho más complejas que las del compuesto KCuF₃.
Otros hitos recientes de simulaciones realizadas con ordenadores cuánticos han sido la simulación de una molécula de media cinta de Möbius (inexistente en la naturaleza) o los modelos de proteínas a gran escala desarrollados por IBM en colaboración con la Clínica de Cleveland.
Todo este progreso se fundamenta en un modelo de arquitectura que combina los recursos cuánticos con la informática clásica en un mismo flujo de trabajo, una integración diseñada para generar valor real tanto a nivel de investigación como comercial en disciplinas como la química, la biología molecular y la ciencia de materiales.
