Des chercheurs de Google Quantum AI ont démontré comment leur ordinateur quantique Willow peut améliorer la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire pour révéler les structures moléculaires. La technique, appelée Quantum Echoes, utilise des perturbations de qubits pour émuler l'analyse moléculaire. Bien que prometteuse, elle n'a pas encore montré un avantage clair sur les méthodes classiques.
L'ordinateur quantique Willow de Google Quantum AI, doté de 103 qubits, a été utilisé pour interpréter des données de spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN), un outil clé en chimie et en biologie pour déterminer les structures moléculaires. L'équipe, dirigée par Hartmut Neven, a développé un protocole nommé Quantum Echoes, qui s'appuie sur un analogue quantique de l'effet papillon. Dans le processus, les chercheurs appliquent une séquence d'opérations aux qubits, perturbent un qubit spécifique comme un 'papillon quantique', inversent la séquence, puis mesurent les propriétés quantiques du système pour extraire des informations sur l'ensemble.
Cette approche imite l'utilisation par la RMN de perturbations électromagnétiques sur les molécules pour cartographier les positions atomiques, potentiellement en créant une 'règle moléculaire plus longue' pour observer des atomes distants. Comme l'a expliqué le membre de l'équipe Tom O’Brien, « Nous construisons une règle moléculaire plus longue. » La méthode quantique s'est avérée reproductible sur deux ordinateurs quantiques, aidée par le matériel amélioré de Willow avec des taux d'erreur plus bas. Cependant, pour deux molécules organiques, seulement jusqu'à 15 qubits ont été utilisés, et les résultats étaient reproductibles par des ordinateurs classiques. L'équipe estime qu'un superordinateur prendrait 13 000 fois plus de temps pour des calculs similaires, bien que la démonstration reste préliminaire et non publiée sous forme révisée par les pairs.
Les experts ont exprimé des opinions mitigées. Keith Fratus de HQS Quantum Simulations l'a qualifié de lien important entre la RMN et l'informatique quantique, mais limité aux études biologiques spécialisées. Dries Sels de l'Université de New York a noté qu'il avance la simulation quantique de protocoles RMN complexes, fournissant une motivation malgré peu d'exemples industriels. Curt von Keyserlingk du King’s College London a loué l'exploit expérimental mais a remis en question son utilité large, suggérant que les méthodes classiques pourraient rivaliser et que son attrait réside principalement dans la recherche fondamentale en physique quantique. À mesure que les performances des qubits s'améliorent, O’Brien anticipe des applications plus larges pour des molécules plus grandes. Le travail paraît dans Nature (DOI : 10.1038/s41586-025-09526-6).