کامپیوترهای کوانتومی در شیمی

 کامپیوترهای کوانتومی در آینده برای حل مسائل متنوعی استفاده خواهند شد که اکنون حل آنها غیرممکن به نظر می‌رسد؛ ایمن‌ترین رمزها را خواهند شکست و هوش مصنوعی را هوشمندتر خواهند کرد. یک کامپیوتر کوانتومی در حل مشکلاتی نظیر تولید کودهای کم‌خطر، مطالعه کهکشان‌های دور‌‌دست و  دستیابی به ابررساناهایی در دماهای بالاتر از معمول کمک‌های بزرگی به بشر خواهد کرد.

 محققان آی‌بی‌اِم از شش کیوبیتِ یک سامانه هفت کیوبیتی برای شبیه‌سازی مولکول‌هایی به بزرگی هیدرید بریلیوم (BeH2 ) استفاده کرده‌اند.  به گفته Jerry Chow، مدیر بخش محاسبات تجربی (experimental computing ) شرکت  آی‌بی‌اِم، ویژگی این تحقیق، نحوه انجام آن است؛ آنها  با توسعه الگوریتم‌هایی پیچیده و کارآمد، موفق شده‌اند شبیه‌سازی‌ها را روی یک کامپیوتر کوانتومی کوچک انجام دهند. شبیه‌سازی هیدرید بریلیوم بر روی یک کامپیوتر کلاسیک، کار ساده‌ای است و موضوعی نیست که برای دانشمندان در درجه اول اهمیت باشد اما پرداختن به این موارد ساده، به  ساخت کامپیوترهای کوانتومی‌ که  قادر به حل مسائل پیچیده‌ای باشند که کامپیوترهای کلاسیک از حل آن‌ها ناتوانند،  کمک زیادی می‌کند.

مقیاس پیچیدگی شبیه‌سازی‌های شیمیایی در یک کامپیوتر کلاسیک رشد نمایی دارد و محققان به منظور کاهش پیچیدگی محاسبات، از تقریب زدن استفاده می‌کنند که در اغلب موارد مؤثر است. اما گاهی اوقات اثرات کوانتومی  نقش مهمی در  شیمی ایفا می‌کنند. استفاده از کامپیوترهای کوانتومی در مواردی نظیر بررسی سطوح انرژی الکترون‌ها که ماهیت کوانتومی دارد، مناسب‌تر از استفاده از کامپیوترهای کلاسیک  است.

اینکه چه زمانی یک کامپیوتر کوانتومی موفق به حل مسائلی خواهد شد که کامپیوترهای کلاسیک ازانجام آن عاجر هستند مشخص نیست. کامپیوترهای کوانتومی فعلی کمتر از 20 کیوبیت دارند. هر چه تعداد کیوبیت‌های کامپیوتر کوانتومی را افزایش دهیم، نویز بیشتری به سامانه افزوده می‌شود و این خوشایند نیست. برخی از شیمیدان‌ها معتقد هستند برای حل مسائل مهم شیمی به کامپیوترهای کوانتومی با صدها هزار یا میلیون‌ها کیوبیت نیاز داریم تا خطاهای ناشی از نویز را تصحیح کنیم. سایرین از جمله محققان آی‌بی‌اِم و گوگل معتقد هستند که در حوزه شیمی،  100 کیوبیت نیز کفایت می‌کند.