El grande, Las computadoras cuánticas de corrección de errores que se imaginan hoy podrían tardar décadas, sin embargo, los expertos están tratando enérgicamente de encontrar formas de utilizar los procesadores cuánticos existentes y de corto plazo para resolver problemas útiles a pesar de las limitaciones debidas a errores o "ruido".

Un uso clave previsto es la simulación de propiedades moleculares. A la larga, esto puede conducir a avances en la mejora de materiales y el descubrimiento de fármacos. Pero no con cálculos ruidosos que confunden los resultados.

Ahora, Un equipo de investigadores de física y química de Virginia Tech ha avanzado la simulación cuántica al diseñar un algoritmo que puede calcular de manera más eficiente las propiedades de las moléculas en una computadora cuántica ruidosa. Miembros de la facultad de Virginia Tech College of Science Ed Barnes, Sophia Economou, y Nick Mayhall publicaron recientemente un artículo en Comunicaciones de la naturaleza detallando el avance.

Se espera que las computadoras cuánticas sean capaces de realizar ciertos tipos de cálculos de manera mucho más eficiente que las computadoras "clásicas" que se usan en la actualidad. Son similares a las computadoras clásicas, sin embargo, en el sentido de que ejecutan algoritmos aplicando secuencias de puertas lógicas, en este caso, "puertas cuánticas, "que juntos forman circuitos cuánticos, en bits de información. Para las ruidosas computadoras cuánticas de hoy, el problema ha sido que se acumularía tanto ruido dentro de un circuito que el cálculo se degradaría y haría que los cálculos posteriores fueran inexactos. Los científicos han tenido dificultades para diseñar circuitos que sean tanto más cortos como más precisos.

El equipo de Virginia Tech abordó este problema desarrollando un método que hace crecer el circuito de forma iterativa. "Empezamos con un circuito mínimo, luego crezca a medida que agregamos una puerta lógica tras otra en cortocircuitos hasta que la computadora encuentre la solución, "dijo Mayhall, profesor asistente en el Departamento de Química.

Un segundo beneficio importante del algoritmo es que Barnes, Economou, y Mayhall lo diseñó para adaptarse basándose en el sistema molecular que se está simulando. Diferentes moléculas dictarán sus propios circuitos, diseñado exclusivamente para ellos.

La colaboración interdisciplinaria entre los departamentos de Química y Física de Virginia Tech — Barnes, Economou, y Mayhall y un equipo de estudiantes graduados y postdoctorados de ambos departamentos — han recibido subvenciones de la National Science Foundation y el Departamento de Energía de los EE. UU. por un total de más de $ 2.8 millones.

Virginia Tech e IBM establecieron recientemente una asociación que brinda a los investigadores acceso al hardware de computación cuántica de IBM. "Nuestro equipo en Virginia Tech está realmente emocionado por los próximos pasos en nuestro trabajo, "dijo Economou, profesor asociado en el Departamento de Física, "que incluyen la implementación de nuestro algoritmo en los procesadores de IBM".