Investigadores de NUST MISIS y la Universidad Federal de Kazán presentaron algoritmos cuánticos optimizados que permiten simular el comportamiento de los electrones en las moléculas decenas de veces más rápido. Esto abre nuevas posibilidades para el desarrollo de fármacos, catalizadores, baterías y otros materiales. Los resultados del trabajo fueron publicados en la revista Quantum Reports.
Los investigadores propusieron una modificación del algoritmo cuántico variacional, que permite reducir el número de operaciones manteniendo la precisión de los cálculos. Los científicos excluyeron de la simulación los electrones que no influyen en las propiedades químicas, redujeron el número de cúbits y simplificaron los esquemas cuánticos. Esto permitió reducir el número de operaciones de 600 mil a 12 mil sin pérdida de precisión.
En particular, el hecho de que con la ayuda de aproximaciones físicamente justificadas se puede reducir significativamente (en uno o dos órdenes de magnitud) el número de operaciones que conllevan una alta probabilidad de error, sin pérdida de precisión.
La tecnología ya ha sido probada en moléculas simples, como la metilamina y el ácido fórmico, que se utilizan en la industria farmacéutica, alimentaria y textil. En el futuro, el algoritmo puede adaptarse para:
- Búsqueda de nuevos fármacos – aceleración del cribado de moléculas candidatas.
- Desarrollo de catalizadores – modelado de reacciones para la industria química.
- Creación de materiales para baterías – cálculo de las propiedades de nuevos compuestos.
El desarrollo es interesante en el futuro para el uso de simulaciones cuánticas en tareas de diseño molecular, especialmente con compuestos orgánicos, importantes para la farmacéutica y la ciencia de los materiales.
La química y la ciencia de los materiales modernas se enfrentan a tareas que requieren un cálculo preciso de la estructura electrónica de las moléculas. Sin embargo, las supercomputadoras clásicas no siempre pueden hacer frente a tales cálculos debido a su alta complejidad. Los ordenadores cuánticos son teóricamente capaces de resolver este tipo de problemas de forma más eficaz, pero su aplicación práctica sigue siendo limitada debido a los errores y al alto consumo de recursos.
Los resultados de la investigación fueron publicados en la publicación científica Quantum Reports. La investigación se llevó a cabo en el contexto del proyecto tecnológico estratégico de NUST MISIS "Internet cuántico", que se está implementando en el marco del programa "Prioridad-2030".
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