يشير تحليل جديد إلى أن خوارزميتي حوسبة كمومية رئيسيتين لمشكلات الكيمياء لهما استخدام عملي محدود، حتى مع تطور الأجهزة. يقترح الباحثون أن حساب مستويات طاقة الجزيئات قد لا يبرر الاستثمار في التكنولوجيا كما كان متوقعًا. هذا يتحدى الرأي القائل بأن كيمياء الكم تطبيق رئيسي للحواسيب الكمومية.
شهدت الحواسيب الكمومية تقدمًا سريعًا في السنوات الأخيرة، مما أثار تساؤلات حول أكثر تطبيقاتها قيمة. كان من بين المرشحين الرئيسيين كيمياء الكم، حيث يمكن لهذه الأجهزة حساب مستويات طاقة الجزيئات لدعم الطب الحيوي والصناعة، مثل تطوير الأدوية أو الزراعة. تتضمن هذه الحسابات تتبع إلكترونات متعددة في وقت واحد، مما يتوافق مع نقاط قوة الحواسيب الكمومية. أفاد دراسة أجراها Xavier Waintal في CEA Grenoble بفرنسا وفريقه بأن هذا الوعد قد يكون مبالغًا فيه. درسوا خوارزميتين بارزتين: variational quantum eigensolver (VQE) للأجهزة الكمومية الحالية المعرضة للأخطاء، وquantum phase estimation (QPE) للأنظمة المستقبلية المقاومة للأخطاء. بالنسبة لـVQE على الحواسيب الكمومية الصاخبة، وجد الفريق أن تحقيق دقة مشابهة للطرق الكلاسيكية يتطلب قمع الأخطاء إلى مستويات شبه مقاومة للأخطاء. لا يوجد حتى الآن حاسوب كمومي مقاوم للأخطاء عمليًا، على الرغم من أن عدة شركات تهدف إلى تطويره خلال خمس سنوات. حتى مع الأجهزة المقاومة للأخطاء، يواجه QPE «كارثة العمودية»، حيث ينخفض نجاح العثور على أدنى مستوى طاقة للجزيء بشكل أسي مع زيادة حجم الجزيء. يشير Thibaud Louvet في Quobly إلى أن هذا يحد من QPE إلى مجموعة ضيقة من الحالات، معتبرًا إياها أكثر كمعيار نضج من أداة روتينية للكيميائيين. أعرب Xavier Waintal عن شكوكه قائلًا: «رأيي الشخصي هو أنها ربما محكوم عليها بالفشل، غير مثبتة الفشل، لكن ربما محكوم عليها بالفشل»، بخصوص الحواسيب الكمومية لحسابات طاقة الجزيئات. يتفق George Booth في King’s College London، الذي لم يشارك في البحث، على التحديات: «تُظهر هذه الدراسة بوضوح تحديات كبيرة لمحاكاة الجزيئات بدقة، والتي ستبقى حتى في عصر «المقاومة للأخطاء»، وتثير الشكوك حول ما إذا كانت كيمياء الكم حقًا انتصارًا سريعًا للحواسيب الكمومية». ويضيف أن الأجهزة الكمومية قد تساعد لا تزال في مهام كيميائية أخرى، مثل محاكاة الاستجابات للاضطرابات مثل ضوء الليزر. تظهر النتائج في Physical Review B (DOI: 10.1103/hpt6-9tnk).