La simulation de chimie quantique par IBM : un tournant décisif
Les prototypes d’ordinateurs quantiques franchissent progressivement des barrières, bien qu’ils aient encore un point faible : leur tendance à commettre des erreurs. Ignacio Cirac, physicien espagnol et co-auteur de la base théorique de l’informatique quantique, insiste sur le fait qu’il est essentiel de considérer ces machines comme des prototypes, en attendant l’arrivée de systèmes pleinement fonctionnels.
Un potentiel prometteur pour la chimie quantique
Lors d’une discussion avec Ignacio Cirac en juin 2021, il a partagé sa vision optimiste sur l’utilisation future des ordinateurs quantiques dans la chimie quantique, notamment pour la conception de médicaments. Cinq ans plus tard, cette vision prend forme avec une avancée majeure : une équipe de chercheurs d’IBM, du Centre RIKEN de Calcul Quantique au Japon, et de la Cleveland Clinic aux États-Unis a réalisé la plus grande simulation de chimie quantique jusqu’à présent.
Une avancée sans précédent dans la simulation quantique
Ce projet a marqué un tournant significatif dans l’utilisation des ordinateurs quantiques. En effet, il représente un bond en avant dans la manière dont ces systèmes peuvent collaborer avec des superordinateurs classiques pour résoudre des problèmes chimique concrets. Selon le Dr Kenneth Merz, à la tête de cette recherche, les résultats obtenus sont d’ores et déjà un rêve devenu réalité. Auparavant, la simulation la plus complexe à l’aide d’un ordinateur quantique ne portait que sur 303 atomes. Le groupe dirigé par Merz a, quant à lui, réussi à modéliser deux protéines importantes, la T4-Lysozyme et la Trypsine, ainsi que les molécules auxquelles elles interagissent, totalisant 12 635 atomes dans un environnement aquatique réaliste.
Une collaboration entre technologie quantique et classique
Pour atteindre cet objectif, les chercheurs ont utilisé deux processeurs quantiques totalisant 94 qubits, exécutant 9 200 circuits sur plus de 100 heures, pour recueillir 1,3 milliard de mesures. Les données obtenues ont ensuite été traitées par le superordinateur japonais Fugaku. Dans ce contexte, la capacité de calcul des ordinateurs quantiques est déterminante, bien que le succès ne réside pas uniquement dans ces machines.
Une approche novatrice pour la résolution de problèmes complexes
Les scientifiques ont élaboré une stratégie ingénieuse consistant à diviser des molécules complexes en groupes plus petits et plus gérables. Les superordinateurs classiques prennent en charge les régions simples, tandis que les systèmes quantiques se concentrent sur les segments plus complexes qui nécessitent des calculs intensifs. Une fois les résultats obtenus, ils sont recombinés pour dessiner une image complète de la molécule.
De plus, les chercheurs ont introduit des améliorations dans les techniques tant classiques que quantiques, optimisant notamment la manière dont le système identifie les parties des molécules nécessitant une attention quantique détaillée. Cela a permis de réduire le coût computationnel global.
Un avenir prometteur mais encore des défis à surmonter
Bien que cette avancée soit significative, il est important de la mettre en perspective : la méthode développée par ces chercheurs n’atteint pas encore le niveau des meilleures approches classiques. Néanmoins, elle témoigne du potentiel que les systèmes quantiques peuvent offrir dans la résolution de problèmes scientifiques, surtout lorsqu’ils sont intégrés à l’infrastructure informatique existante.
En somme, l’initiative d’IBM et de ses partenaires nous offre un aperçu fascinant du futur de la chimie quantique, un domaine rempli de promesses où la science et la technologie continuent de se rencontrer.