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Google a réalisé la première simulation quantique d’une réaction chimique

Par Leah Crane

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Un ordinateur quantique dans le laboratoire de Google en Californie

Google AI Quantum, photo de James Crawford

Les chercheurs de Google ont utilisé un ordinateur quantique pour simuler une réaction chimique pour la première fois. La réaction est simple, mais cela marque un pas vers la recherche d’une utilisation pratique des ordinateurs quantiques.

Parce que les atomes et les molécules sont des systèmes régis par la mécanique quantique, les ordinateurs quantiques devraient être le meilleur moyen de les simuler avec précision. Ces ordinateurs utilisent des bits quantiques, ou qubits, pour stocker informations et effectuer des calculs. Cependant, les ordinateurs quantiques ont du mal à obtenir la précision nécessaire pour simuler de gros atomes ou des réactions chimiques.

Une équipe de Google a utilisé l’appareil Sycamore de la société pour effectuer la première simulation quantique précise d’une réaction chimique. Sycamore a atteint la suprématie quantique en 2019 en effectuant un calcul qu’il serait impossible pour un ordinateur classique d’effectuer dans un laps de temps pratique.

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Pour le dernier exploit de l’ordinateur, les chercheurs ont simulé une molécule de diazène, composée de deux atomes d’azote et de deux atomes d’hydrogène, subissant une réaction dans laquelle les atomes d’hydrogène se déplacent dans différentes configurations autour des azotes. La simulation quantique était en accord avec les simulations réalisées par les chercheurs sur des ordinateurs classiques pour vérifier leur travail.

Bien que cette réaction puisse être relativement basique, et qu’il ne soit pas nécessaire de disposer d’un ordinateur quantique pour la simuler, ce travail reste un grand pas en avant pour l’informatique quantique, déclare Ryan Babbush de Google.

«Nous faisons maintenant des calculs quantiques de chimie à une échelle fondamentalement différente», dit-il. « Le travail antérieur consistait en des calculs que vous pouviez essentiellement faire avec un crayon et du papier à la main, mais les démonstrations que nous examinons actuellement, vous auriez certainement besoin d’un ordinateur pour le faire. »

La mise à l’échelle de cet algorithme pour simuler des réactions plus complexes devrait être assez facile, dit Babbush: la simulation de réactions dans des molécules plus grosses nécessitera simplement plus de qubits et de petits ajustements au calcul. Un jour, nous pourrons peut-être même développer de nouveaux produits chimiques à l’aide de simulations quantiques, dit-il.

Référence du journal: Science, DOI: 10.1126 / science.abb9811

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