Chimica computazionale quantistica: un'applicazione promettente per i computer quantistici

Quantum computing is a technology that has developed rapidly in recent years and the simulation of chemical systems looks like a very promising application for it. The possibility arises from Richard Feynman's idea of ​​using a quantum system as hardware on which to run simulations of other quantum systems. The main argument being that the complexity of the wave function of a quantum system grows exponentially with the number of particles and the computational cost becomes rapidly inaccessible on classical computers. In this context quantum computers may help to answer unresolved questions about phenomena such as high temperature superconductivity, solid-state physics, transition metal catalysis, and certain biochemical reactions. This research aims to analyze the simulation methods present today, on both classical and quantum computers, to compare them from the point of view of computational parameters and to give a prediction of the characteristics of the most suitable devices and chemical systems to perform these simulations.

La computazione quantistica è una tecnologia che si è sviluppata velocemente negli ultimi anni e la simulazione di sistemi chimici ne sembra un'applicazione molto promettente. La possibilità nasce dall'idea di Richard Feynman di usare un sistema quantistico come hardware su cui eseguire simulazioni di altri sistemi quantistici. L'argomento principale è che la complessità della funzione d'onda di un sistema quantistico cresce esponenzialmente con il numero di particelle e il costo computazionale diventa rapidamente inaccessibile su computer classici. In questo contesto i computer quantistici possono aiutare a rispondere a domande irrisolte su fenomeni come la superconduttività ad alta temperatura, la fisica dello stato solido, la catalisi dei metalli di transizione e alcune reazioni biochimiche. Questa ricerca punta ad analizzare i metodi di simulazione oggi presenti, su computer sia classici che quantistici, a confrontarli dal punto di vista dei parametri computazionali e a dare una previsione delle caratteristiche dei dispositivi e dei sistemi chimici più indicati per eseguire queste simulazioni.