يزعم باحثون في غوغل أنّهم أجروا أول محاكاة على الإطلاق لتفاعل كيميائي باستخدام تقنية الكم، في خطوة قد تمثل حقبة جديدة في فهمنا للكون من حولنا.
واستخدم فريق AI Quantum، المعالج الكمي الذي يبلغ حجمه 54 كيوبت (بت كمي)، Sycamore، لمحاكاة التغييرات في تكوين الجزيء الأساسي المعروف باسم الديازين، والذي يتكون من ذرتي نيتروجين وذرتين من الهيدروجين.
ويستخدم Sycamore، مثل جميع أجهزة الكمبيوتر الكمومية، وحدات منطقية تسمى «كيوبتات» الموجودة في الضباب، أو عالم الفيزياء النظرية، والذي يسمح لأجهزة الكمبيوتر الكمومية بتنفيذ حسابات معقدة، من نوع وعلى نطاق لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر التقليدية التعامل معه، أداء المستحيل بشكل أساسي.
ونشر البحث في مجلة Science، وقد يمثل بدايات متواضعة لنهج جديد تماما في الكيمياء.
وبغض النظر عن البساطة الواضحة لجزيء الديازين، نجح الكمبيوتر الكمي في وصف التطور والتغيرات الموضعية لذرات الهيدروجين بدقة، عند تكوين أيزومرات ديازين مختلفة (مركبان أو أكثر من أنواع وأعداد ذرات متشابهة، يختلفان في الترتيب الهيكلي).
واستخدم الفريق أيضا Sycamore لحساب طاقة ارتباط الهيدروجين في سلاسل أكبر من الجزيئات، بشكل متزايد. ولم يكن هذا مستحيلا من قبل، ولكنه كان صعبا للغاية ويستغرق وقتا طويلا.
وحقّق Sycamore نتائج في دقائق معدودة فقط، من شأنها أن تستغرق أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحالية آلاف السنين لحسابها، بالضبط نوع القوة الحسابية اللازمة للتأثير على تغيير غير مسبوق، في فهمنا لبنات البناء الأساسية للعالم من حولنا.
والأكثر إثارة للدهشة هو حقيقة أن مهندسي غوغل استخدموا 12 فقط من 54 كيوبت، في معالج Sycamore، لإجراء حسابات الديازين.
ويعد توسيع نطاق الخوارزمية لمحاكاة التفاعلات في الجزيئات الأكبر والأكثر تعقيدا، مجرد مسألة استخدام المزيد من «كيوبتات» جهاز Sycamore، أثناء تعديل الحسابات بشكل طفيف.
وقد يؤدي هذا قريبا إلى مواد أقوى وأكثر متانة، ومستحضرات صيدلانية أفضل وأكثر فعالية، وفهم بعض العمليات الأساسية في الكون.
ويقول رايان بابوش، من غوغل: «نجري الآن حسابات كمومية للكيمياء بمقياس مختلف تماما. كان العمل السابق يتألف من حسابات يمكنك إجراؤها أساسا باستخدام قلم رصاص وورقة يدويا، ولكن العروض التوضيحية التي ننظر إليها الآن، ستحتاج بالتأكيد إلى جهاز كمبيوتر للقيام بذلك».
ويعتقد بابوش أيضا أنه بمجرد تحقيق التكنولوجيا وتطويرها بالكامل، قد نتمكّن حتى من تطوير مواد كيميائية جديدة تماما باستخدام المحاكاة الكمية.
RT