Svenskt kvantdatorgenombrott vid Chalmers
En del av kvantdatorn på Chalmers (t.v.) och Martin Rahm, docent i teoretisk kemi vid Chalmers (t.h.). Foto: Chalmers/Anna-Lena Lundqvist, Chalmers/Johan Bodell
Genom att kombinera beräkningar från en kvantdator och en vanlig dator har forskare vid Chalmers tekniska högskola hittat ett nytt sätt att räkna ut den inneboende energin i vissa typer av molekyler. Resultaten visar på kvantdatorns framtida potential i läkemedels- och materialutveckling.
− Kvantdatorer skulle i princip kunna hantera fall där elektroner och atomkärnor rör sig på mer komplicerade sätt. Om vi kan utnyttja den potentialen till fullo borde vi kunna flytta gränsen för vad som är möjligt att beräkna och förstå många steg framåt, säger Martin Rahm, docent i teoretisk kemi vid institutionen för kemi och kemiteknik vid Chalmers, i ett pressmeddelande.
Sätt att korrigera fel
Martin Rahm har lett forskningen som resulterat i den vetenskapliga artikeln Reference-State Error Mitigation: A Strategy for High Accuracy Quantum Computation of Chemistry.
Eftersom kvantdatorerna och dess beräkningar fortfarande är inne i ett ungt stadium, uppstår ett sorts brus när beräkningarna görs. Men med hjälp av en metod som kallas Reference-State Error Mitigation (REM) har forskarna bakom studiet hittat ett sätt att korrigera detta burs – eller dessa fel – genom att kombinera kvantdatorns beräkningar med beräkningar från en vanlig, traditionell dator.
− Studien är ett test på konceptet att vår metod förbättrar kvaliteten på kvantkemiska beräkningar. Den är ett användbart verktyg som vi kommer använda för att förbättra våra beräkningar på kvantdatorer framöver, säger Martin Rahm.
”Goda möjligheter” framåt
Hittills har man lyckats räkna ut den inneboende energin i exempelmolekyler som vätgas och litiumhydrid. Och även om liknande beräkningar idag kan göras enbart med hjälp av konventionell datorkraft, är det för Martin Rahm likväl en viktig utveckling i vilken typ av applikationer kvantdatorn kan (komma att) användas för.
− Vi ser goda möjligheter att utveckla metoden vidare för att göra beräkningar på större, mer komplexa molekyler när nästa generation kvantdatorer står redo, säger han.
Räkna ut mest fördelaktiga arrangemangen
”Men om nu vanliga datorer klarar av dessa beräkingar, varför ska vi då använda kvantdatorer?” kan man fråga sig. Det kortfattade svaret är att ju bättre dessa datorer blir, desto ofantligt mycket snabbare kommer de att bli.
Eftersom kvantdatorer bygger på ett beräkningssätt som är exponentiellt mycket mer kraftfullt för varje kvantbit, jämfört med vanliga bits, kommer kvantdatorer att kunna revolutionera sättet som forskare studerar våra minsta byggstenar. Denna kunskap kan sedan användas för att utveckla nya material och läkemedel på ett sätt som för oss idag är mer eller mindre otänkbart.
− Till exempel våra energibärare, såväl inom biologi som i gamla och nya bilar, är elektroner och atomkärnor arrangerade på olika sätt i molekyler och material. Problemen vi löser i fältet kvantkemi handlar bland annat om att räkna ut vilka av dessa arrangemang som är mer troliga eller fördelaktiga, samt deras egenskaper, säger Martin Rahm.
Läs mer om ämnet:
