Uma nova análise indica que dois algoritmos principais de computação quântica para problemas de química têm utilidade prática limitada, mesmo com o avanço do hardware. Pesquisadores sugerem que o cálculo de níveis de energia molecular pode não justificar o investimento na tecnologia como se esperava. Isso desafia a visão da química quântica como uma aplicação principal para computadores quânticos.
Os computadores quânticos têm registrado progressos rápidos nos últimos anos, levantando questões sobre suas aplicações mais valiosas. Entre os principais candidatos tem estado a química quântica, onde os dispositivos poderiam calcular níveis de energia de moléculas para auxiliar a biomedicina e a indústria, como no desenvolvimento de fármacos ou na agricultura. Esses cálculos envolvem o rastreamento simultâneo de múltiplos elétrons, alinhando-se às forças dos computadores quânticos. No entanto, um estudo de Xavier Waintal, do CEA Grenoble na França, e sua equipe argumenta que essa promessa pode estar superestimada. Eles examinaram dois algoritmos proeminentes: o variational quantum eigensolver (VQE) para hardware quântico atual, propenso a erros, e o quantum phase estimation (QPE) para sistemas futuros tolerantes a falhas. Para o VQE em computadores quânticos ruidosos, a equipe descobriu que alcançar precisão comparável aos métodos clássicos requer suprimir erros a níveis próximos à tolerância a falhas. Nenhum computador quântico tolerante a falhas prático existe ainda, embora várias empresas visem desenvolvê-lo em cinco anos. Mesmo com hardware tolerante a falhas, o QPE enfrenta a 'catástrofe da ortogonalidade', onde o sucesso em encontrar o nível de energia mais baixo de uma molécula cai exponencialmente com o aumento do tamanho da molécula. Thibaud Louvet, da Quobly, nota que isso limita o QPE a um conjunto estreito de casos, vendo-o mais como um benchmark de maturidade do que uma ferramenta rotineira para químicos. Xavier Waintal expressou ceticismo, afirmando: “Meu pensamento pessoal é que está provavelmente condenado, não condenado comprovadamente, mas provavelmente condenado”, em relação aos computadores quânticos para cálculos de energia molecular. George Booth, do King’s College London, não envolvido na pesquisa, concorda com os desafios: “Este estudo destaca claramente desafios significativos para simulação molecular precisa, que permanecerão mesmo na ‘era tolerante a falhas’, e lança dúvida sobre se a química quântica é realmente uma vitória rápida para computadores quânticos.” Ele acrescenta que dispositivos quânticos ainda podem auxiliar em outras tarefas de química, como simular respostas a perturbações tais como luz laser. Os resultados aparecem na Physical Review B (DOI: 10.1103/hpt6-9tnk).