أدوية

جوجل تشغل أول محاكاة كمومية لتفاعل كيميائي

يرجو العلماء استخدام التقنيات الكمومية في تطبيقات متعددة، ومنها إمكانية محاكاة التفاعلات الكيميائية على مستوى غير مسبوق.

وقدمت جوجل مؤخرًا تجسيدًا عمليًا لهذه الفكرة إذ تعاون فريق كوانتم للذكاء الاصطناعي من جوجل مع فريق باحثين آخرين لاستخدام معالج كيوبت الكمومي المسمى سيكامور لمحاكاة تغيرات في بنية جزيء ديازين المؤلف من بضع ذرات نيتروجين متصلة برابطة مزدوجة، تجر كل واحدة منها ذرة هيدروجين.

وصف الحاسوب الكمومي التغيرات الحاصلة في مواضع الهيدروجين لتشكيل أيزومرات ديازين وصفًا دقيقًا. واستعان الفريق بالنظام للحصول على وصف دقيق للطاقة الرابطة للهيدروجين في السلاسل متزايدة الحجم.

على الرغم من البساطة الواضحة لهذين النموذجين، لكنهما أعقد بكثير تحت المجهر.

تنتج الكيمياء على مستوى ميكانيك الكم مزيجًا معقدًا من الاحتمالات، وهذه العملية أشبه بالفرق بين حصد أرباح للشركة مع نهاية العام وتوقع أرباح العمليات الفردية، إذ يصعب على الحواسيب الاعتيادية تمثيل تجميعات لا متناهية في الفيزياء الكمومية. أما الحواسيب الكمومية، فهي مصممة على استيعاب مبادئ احتمالات الكم التي تحكم قوانين الكيمياء على المستوى الأساسي.

توجد وحدات المنطق (كيوبت) في حالة عدم استقرار بين إما/أو. ويؤدي دمجها مع حالة ربما لوحدات كيوبت أخرى في النظام إلى تزويد مهندسي الحواسيب بطريقة فريدة لاستكمال العمليات الحسابية.

تختزل خوارزميات مصممة خصيصًا للاستفادة من ميكانيك الكم آلاف الأعوام التي تستغرقها الحواسيب الفائقة التقليدية في دقائق قليلة، وتتطلب نمذجة التفاعلات الكيميائية على المستوى الكمومي مثل هذه القدرات الفائقة.

نظريًا يحتاج الحاسوب الفائق لأكثر من أسبوع لحساب مجموع الأفعال التي تحدد طاقة جزيء بروبان. ولاريب أن حساب طاقة الجزيء في موضع معين يختلف تمامًا عن حساب جميع الاحتمالات التي قد تتغير فيها الطاقة. استخدمت محاكاة جزيء الديازين 12 من أصل 54 كيوبت في معالج سيكامور لإجراء العمليات الحسابية، وهي ضعف القدرات المستخدمة سابقًا في عمليات المحاكاة الكيميائية.

استخدم الفريق خوارزميةً لدمج العمليات الاعتيادية مع العمليات الكمومية بهدف التخلص من الأخطاء التي تنشأ بسهولة في عالم الحوسبة الكمومية الهش. وهذا يفتح المجال لإجراء عمليات محاكاة أكبر مستقبلًا لمساعدة العلماء في تصميم مواد أقوى وإنتاج أدوية فعالة وحل ألغاز الكم الكونية أيضًا.

تمثل ذرات الهيدروجين الهائمة في جزيء ديازين نقطة البداية لنمذجة الكيمياء على الساحة الكمومية.

– المصدر: جوجل تشغل أول محاكاة كمومية لتفاعل كيميائي على موقع مرصد المستقبل.

مرصد المستقبل

مرصد المستقبل هي منصة علمية عالمية لاستشراف المستقبل تعمل على تغطية آخر ما توصل له العلم وقطاع التكنولوجيا باللغة العربية بشكل يومي من خلال المقالات البحثية والإنفوجرافيك والمواد المرئية. المرصد هو ناتج شراكة استراتيجية بين مؤسسة دبي للمستقبل وشركة مرصد المستقبل ذ.ذ.م. يتكون فريق العمل من خبراء ومحللين من كلتا المؤسستين لتعزيز العلم والابتكار في المنطقة.