Analisis baru menunjukkan bahwa dua algoritma komputasi kuantum utama untuk masalah kimia memiliki kegunaan praktis terbatas, bahkan dengan perangkat keras yang terus berkembang. Peneliti menyarankan bahwa perhitungan tingkat energi molekul mungkin tidak membenarkan investasi teknologi seperti yang diharapkan. Ini menantang pandangan kimia kuantum sebagai aplikasi utama untuk komputer kuantum.
Komputer kuantum telah mengalami kemajuan pesat dalam beberapa tahun terakhir, memunculkan pertanyaan tentang aplikasi paling berharga mereka. Di antara kandidat terdepan ada kimia kuantum, di mana perangkat tersebut dapat menghitung tingkat energi molekul untuk membantu biomedis dan industri, seperti dalam pengembangan obat atau pertanian. Perhitungan ini melibatkan pelacakan beberapa elektron secara bersamaan, yang selaras dengan kekuatan komputer kuantum. Namun, sebuah studi oleh Xavier Waintal di CEA Grenoble di Prancis dan timnya berpendapat bahwa janji ini mungkin berlebihan. Mereka memeriksa dua algoritma proeminens: variational quantum eigensolver (VQE) untuk perangkat keras kuantum saat ini yang rentan kesalahan, dan quantum phase estimation (QPE) untuk sistem toleran kesalahan masa depan. Untuk VQE pada komputer kuantum berisik, tim menemukan bahwa mencapai akurasi yang sebanding dengan metode klasik memerlukan penekanan kesalahan hingga tingkat hampir toleran kesalahan. Belum ada komputer kuantum toleran kesalahan praktis seperti itu, meskipun beberapa perusahaan menargetkan pengembangannya dalam lima tahun. Bahkan dengan perangkat keras toleran kesalahan, QPE menghadapi 'orthogonality catastrophe,' di mana keberhasilan menemukan tingkat energi terendah molekul menurun secara eksponensial seiring bertambahnya ukuran molekul. Thibaud Louvet di Quobly mencatat bahwa ini membatasi QPE pada set kasus yang sempit, melihatnya lebih sebagai tolok ukur kematangan daripada alat rutin untuk ahli kimia. Xavier Waintal menyatakan skeptisisme, mengatakan, “Pemikiran pribadi saya adalah bahwa itu mungkin ditakdirkan gagal, belum terbukti gagal, tapi kemungkinan besar gagal,” mengenai komputer kuantum untuk perhitungan energi molekul. George Booth di King’s College London, yang tidak terlibat dalam penelitian, setuju dengan tantangannya: “Studi ini jelas menunjukkan tantangan signifikan untuk simulasi molekul akurat, yang akan tetap ada bahkan di era ‘toleran kesalahan’, dan menimbulkan keraguan apakah kimia kuantum benar-benar kemenangan cepat bagi komputer kuantum.” Ia menambahkan bahwa perangkat kuantum mungkin masih membantu dalam tugas kimia lain, seperti mensimulasikan respons terhadap gangguan seperti cahaya laser. Temuan tersebut muncul di Physical Review B (DOI: 10.1103/hpt6-9tnk).