Un nuevo análisis indica que dos algoritmos clave de computación cuántica para problemas químicos tienen un uso práctico limitado, incluso con hardware en avance. Los investigadores sugieren que calcular los niveles de energía molecular podría no justificar la inversión en la tecnología como se esperaba. Esto cuestiona la visión de la química cuántica como una aplicación principal para ordenadores cuánticos.
Los ordenadores cuánticos han experimentado un rápido progreso en los últimos años, planteando preguntas sobre sus aplicaciones más valiosas. Entre los principales candidatos se ha encontrado la química cuántica, donde estos dispositivos podrían calcular los niveles de energía de las moléculas para ayudar a la biomedicina y la industria, como en el desarrollo de fármacos o la agricultura. Estos cálculos implican el seguimiento de múltiples electrones simultáneamente, lo que se alinea con las fortalezas de los ordenadores cuánticos. nnSin embargo, un estudio de Xavier Waintal en CEA Grenoble, en Francia, y su equipo argumenta que esta promesa podría estar sobrevalorada. Examinaron dos algoritmos destacados: el variational quantum eigensolver (VQE) para el hardware cuántico actual, propenso a errores, y la quantum phase estimation (QPE) para sistemas tolerantes a fallos futuros. nnPara VQE en ordenadores cuánticos ruidosos, el equipo encontró que lograr una precisión comparable a los métodos clásicos requiere suprimir los errores a niveles cercanos a los tolerantes a fallos. Todavía no existe tal ordenador cuántico tolerante a fallos práctico, aunque varias empresas apuntan a desarrollarlo en cinco años. nnIncluso con hardware tolerante a fallos, QPE se enfrenta a la «catástrofe de ortogonalidad», donde el éxito en encontrar el nivel de energía más bajo de una molécula cae exponencialmente a medida que aumenta el tamaño de la molécula. Thibaud Louvet, en Quobly, señala que esto limita QPE a un conjunto estrecho de casos, viéndolo más como un indicador de madurez que como una herramienta rutinaria para químicos. nnXavier Waintal expresó escepticismo, afirmando: «Mi pensamiento personal es que probablemente está condenado, no condenado probado, pero probablemente condenado», en relación con los ordenadores cuánticos para cálculos de energía molecular. nnGeorge Booth, del King’s College London y no involucrado en la investigación, está de acuerdo con los desafíos: «Este estudio señala claramente desafíos significativos para la simulación molecular precisa, que persistirán incluso en la “era tolerante a fallos” y siembra dudas sobre si la química cuántica es realmente una victoria rápida para los ordenadores cuánticos». Añade que los dispositivos cuánticos aún podrían asistir en otras tareas químicas, como simular respuestas a perturbaciones como la luz de un láser. nnLos hallazgos aparecen en Physical Review B (DOI: 10.1103/hpt6-9tnk).