Matemáticos de la Universidad de Copenhague han desarrollado una receta para actualizar las computadoras cuánticas para simular sistemas cuánticos complejos, como las moléculas. Su descubrimiento nos acerca a poder predecir cómo se comportarán los nuevos fármacos en nuestro cuerpo y tiene el potencial de revolucionar el desarrollo farmacéutico.
Desarrollar un nuevo fármaco puede llevar más de una década y costar entre millones y miles de millones de euros, con numerosos intentos fallidos en el camino. Pero ¿qué pasaría si pudiéramos predecir cómo funciona un fármaco en el cuerpo antes de sus pruebas de laboratorio y, al hacerlo, acelerar todo el proceso de años a meses?
Los medicamentos están compuestos de moléculas, que a su vez están compuestas de átomos. Y dado que los átomos se comportan de forma mecánica cuántica, se necesita una computadora cuántica para simular su comportamiento. Aquí radica el desafío. Una computadora convencional, por grande que sea, nunca podrá gestionar la información necesaria para una tarea con la misma precisión.
En el Centro Cuántico para la Vida de la Universidad de Copenhague, un equipo de físicos, informáticos y matemáticos ha dedicado años de sus carreras a comprender cómo se pueden implementar los llamados simuladores cuánticos, un tipo de computadoras cuánticas especiales para: simular y, en Al hacerlo, predice el comportamiento de las moléculas.
Todo es cuestión de tamaño, ¿o no?
Un problema fundamental con el que luchan todos los investigadores de computadoras cuánticas es el tamaño. Las computadoras cuánticas actuales son muy pequeñas. En la práctica, esto significa que sólo pueden simular unos pocos átomos, lo cual es problemático, ya que las moléculas complejas de los medicamentos contienen a menudo millones de átomos.
Ahora, el equipo de Quantum for Life ha dado un paso importante para resolver este problema al idear una receta matemática para hacer que los simuladores cuánticos sean más fáciles de programar y, al hacerlo, extraer más potencia informática de un simulador del mismo tamaño.
“Los simuladores cuánticos no sólo consisten en Hardware cuánticopero de Software cuántico Además, esencialmente, la receta para usar un simulador cuántico. “Con estos nuevos hallazgos, estamos dando un gran paso hacia el software, una forma mejor que nunca de aumentar el hardware existente y resolver tareas más complejas”, afirma Dylan Harley, primer autor del artículo de investigación. Estudiante de doctorado en el Centro Quantum for Life.
La opinión generalizada sobre cómo ampliar un simulador cuántico ha sido que sería necesario construirlo desde cero. El nuevo algoritmo cuántico supera este obstáculo y está en el corazón del software cuántico. El algoritmo introduce una cantidad controlada de ruido entre las partículas simuladas, para garantizar que la simulación no se detenga, sino que continúe como se desea. La idea es de carácter general y se puede aplicar a cualquier tipo de hardware cuántico, independientemente de si está basado en átomos, iones o incluso átomos artificiales como los qubits superconductores.
Podría revolucionar el desarrollo farmacéutico.
“La tecnología cuántica se considera la clave para crear nuevos y mejores medicamentos del futuro. Pero sin la capacidad de escalar eficazmente los simuladores cuánticos, su uso práctico es muy limitado. Por eso es importante saber cómo puede ayudar nuestro software cuántico”, dice Matthias Christendal, profesor de teoría cuántica y líder del centro Quantum for Life Center.
Según Christendel, las posibilidades serían revolucionarias si los investigadores lograran desarrollar un simulador cuántico eficiente:
“Si podemos usar una computadora para predecir cómo se comportará un nuevo fármaco en el cuerpo humano antes de realizar cualquier experimento, podría cambiar fundamentalmente la forma en que desarrollamos y probamos productos farmacéuticos, lo que el laboratorio acelerará significativamente el tiempo entre paciente.”
El siguiente paso será probar la fórmula matemática en hardware cuántico.
