Des chercheurs ont utilisé des superordinateurs conventionnels pour calculer l'énergie de l'état fondamental de FeMoco, une molécule cruciale dans la fixation de l'azote, avec une précision longtemps considérée comme exclusive aux ordinateurs quantiques. Cette avancée remet en question les affirmations de supériorité quantique pour de telles simulations chimiques. Cette découverte pourrait accélérer les efforts pour comprendre et reproduire la fixation de l'azote afin d'obtenir des engrais plus efficaces.
La fixation de l'azote, processus par lequel les microbes convertissent l'azote atmosphérique en ammoniac utilisable, est essentielle à la vie sur Terre. Au cœur de ce processus se trouve FeMoco, une molécule complexe dont les mécanismes exacts restent insaisissables. Comprendre FeMoco pourrait permettre une reproduction à l'échelle industrielle, réduisant drastiquement les coûts énergétiques de la production d'engrais et augmentant potentiellement les rendements des cultures. nnLe calcul de l'énergie de l'état fondamental de FeMoco a été notoirement difficile en raison de ses nombreux électrons se comportant en motifs ondulatoires quantiques à travers plusieurs orbitales. Bien que les ordinateurs quantiques aient été prouvés mathématiquement capables de solutions exactes sans approximations, les méthodes classiques ont pris du retard, s'appuyant sur des estimations moins précises. nnMaintenant, une équipe dirigée par Garnet Kin-Lic Chan au California Institute of Technology a développé une approche classique qui atteint la « précision chimique » — la précision nécessaire pour des prédictions chimiques fiables. En analysant les propriétés des états quantiques d'énergie plus élevée de FeMoco, telles que les symétries électroniques, les chercheurs ont calculé des bornes supérieures sur l'énergie de l'état fondamental et extrapolé vers une valeur précise. Leur méthode accomplit la tâche en moins d'une minute sur un superordinateur, contre huit heures estimées sur un dispositif quantique dans des conditions idéales. nnCependant, cette avancée ne résout pas entièrement le rôle de FeMoco dans la fixation de l'azote. Des questions persistent sur les parties moléculaires qui interagissent avec l'azote et les intermédiaires formés pendant le processus. nnDavid Reichmann à l'Université Columbia a noté : « Ce travail ne nous dit pas grand-chose sur le système FeMoco en termes de fonction, mais en tant que modèle pour démontrer la supériorité quantique, il relève encore plus la barre pour les approches quantiques. » nnDominic Berry à l'Université Macquarie a ajouté : « Cela défie l'argument pour utiliser des ordinateurs quantiques pour des problèmes comme celui-ci, mais pour des systèmes plus complexes, on s'attend à ce que le temps de calcul des méthodes classiques augmente beaucoup plus vite que celui des algorithmes quantiques. » Berry a souligné que les futurs ordinateurs quantiques tolérants aux fautes pourraient encore offrir des solutions plus larges pour de telles molécules. nnLa recherche paraît dans un preprint sur arXiv (DOI : 10.48550/arXiv.2601.04621).
