A recente excitação em torno dos computadores quânticos destacou frequentemente o seu potencial para revolucionar a química quântica – acelerando a descoberta de medicamentos, a ciência dos materiais e muito mais. No entanto, uma nova análise sugere que este caminho pode ser muito mais desafiador do que se acreditava anteriormente. Embora a computação quântica tenha feito progressos rápidos, a questão de saber quais aplicações realmente justificarão o enorme investimento permanece.
A Promessa e a Realidade
A ideia central era lógica: os computadores quânticos são excelentes no processamento simultâneo de muitas partículas quânticas (como elétrons em moléculas), tornando-os ideais para cálculos complexos de energia molecular. Este é um problema com o qual os computadores clássicos lutam, pois a demanda computacional cresce exponencialmente com o tamanho da molécula. No entanto, novas pesquisas indicam que dois algoritmos quânticos líderes podem ter uso prático limitado.
Ruído e tolerância a falhas: um problema
Pesquisadores liderados por Xavier Waintal no CEA Grenoble examinaram computadores quânticos barulhentos e de escala intermediária (NISQ) e máquinas hipotéticas tolerantes a falhas. Para dispositivos NISQ, o algoritmo Variational Quantum Eigensolver (VQE) pode calcular níveis de energia molecular, mas apenas se o “ruído” quântico (erros) for suprimido a um grau impraticável. Essencialmente, para tornar o VQE competitivo com algoritmos de química clássica, você precisaria de um computador quântico quase livre de erros – o que ainda não existe.
A alternativa, Estimativa de Fase Quântica (QPE), é promissora para máquinas tolerantes a falhas, mas sofre com o que os pesquisadores chamam de “catástrofe da ortogonalidade”. Isto significa que à medida que as moléculas crescem, a probabilidade de calcular com precisão os seus níveis de energia mais baixos cai exponencialmente. Mesmo com computadores quânticos ideais, o QPE só será eficaz numa gama limitada de casos.
Implicações e Alternativas
De acordo com Thibaud Louvet, da Quobly, a viabilidade do QPE deve ser vista como uma referência de maturidade quântica, e não como uma ferramenta química convencional. George Booth, do King’s College London, que não esteve envolvido no estudo, concorda: “É fácil exagerar nas perspectivas dos computadores quânticos… Este estudo lança dúvidas sobre se a química quântica é realmente uma vitória tão rápida.”
Apesar desse revés, os computadores quânticos ainda têm potencial na química. Uma área promissora é a simulação de como os sistemas químicos respondem a perturbações (como a luz laser), o que pode ser mais acessível do que cálculos de energia pura.
O estudo destaca que o caminho para a supremacia quântica na química é significativamente mais complexo do que inicialmente esperado, forçando uma reavaliação das prioridades de investimento na área.
