Un saut quantique dans une nouvelle ère de la recherche sur les matériaux
Algorithmiq et Fraunhofer ISC collaborent dans le domaine de l'informatique quantique pour le développement de matériaux
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La médecine abordable, l'augmentation des coûts de l'énergie et la dépendance à l'égard des sources stratégiques de matières premières font que les nouveaux matériaux sont au cœur de nombreuses questions. Le développement traditionnel des matériaux prend du temps et souvent des années. C'est pourquoi le Fraunhofer ISC poursuit des approches de développement accéléré - "Materials Acceleration" - basées sur des méthodes numériques, l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle. Les ordinateurs quantiques devraient permettre une accélération supplémentaire et une exploration plus large de l'espace des matériaux. La société italienne Algorithmiq, dont l'expertise en matière d'informatique quantique n'est plus à démontrer, a signé un protocole d'accord avec le Fraunhofer ISC afin d'approfondir cette collaboration.
Miriam Unterlass (à gauche) et Sabrina Maniscalco (à droite) ont réuni leurs forces de recherche pour mettre l'informatique quantique au service de la recherche sur les matériaux.
© K. Wolf und Algorithmiq
Le Fraunhofer ISC possède une vaste expérience dans la synthèse chimique d'une large gamme de matériaux. Cependant, les synthèses classiques en laboratoire prennent beaucoup de temps : le développement d'une nouvelle approche des matériaux nécessite de nombreuses expériences avant d'obtenir les propriétés souhaitées. Les méthodes numériques permettent d'accélérer le développement. En simulant et en calculant les relations structure-propriété, il est possible d'éliminer rapidement les candidats inadaptés et d'identifier plus efficacement les matériaux prometteurs. Les processus sous-jacents sont très complexes : la description complète de la dynamique des systèmes quantiques à plusieurs corps exige souvent des temps de calcul extrêmement longs, même sur les superordinateurs actuels. L'informatique quantique pourrait, par exemple, accélérer considérablement la recherche de matériaux magnétiques haute performance économes en ressources ("aimants à base de terres rares" ou "aimants à trous") et permettre une exploration plus approfondie que jamais de l'espace des matériaux.
Informatique quantique - accélérer l'exploration de l'espace des matériaux
Algorithmiq est une société d'informatique quantique basée à Milan, spécialisée dans le développement d'algorithmes quantiques pour la découverte de médicaments et la simulation moléculaire. Son objectif principal est de calculer les propriétés et la dynamique des molécules avec beaucoup plus de précision et d'efficacité que ne le permettent les simulations classiques (par exemple, les simulations classiques de chimie quantique ou de dynamique moléculaire). Pour s'assurer que ces algorithmes quantiques - adaptés aux questions de chimie et de sciences de la vie - fonctionnent sur les ordinateurs quantiques imparfaits d'aujourd'hui, l'équipe utilise des approches hybrides dans lesquelles un ordinateur classique et un ordinateur quantique collaborent : le processeur quantique gère les effets quantiques difficiles dans les molécules, tandis que l'ordinateur classique supervise l'optimisation et l'analyse des données. Les méthodes sont conçues pour exploiter les modèles typiques de la chimie afin d'obtenir des résultats fiables malgré les erreurs matérielles.
Le concept d'informatique quantique d'Algorithmiq, axé sur les sciences de la vie, a remporté un prix Well-come Leap de 2 millions de dollars en avril pour "la première démonstration d'un flux de travail entièrement quantique et classique permettant de simuler des thérapies complexes et d'ouvrir ainsi une voie crédible vers un avantage quantique à court terme dans le domaine des sciences de la vie". L'équipe souhaite maintenant appliquer ce concept au développement de matériaux chimiques. À cette fin, elle a conclu un partenariat stratégique avec le Fraunhofer ISC, tirant parti de l'expertise de ce dernier en matière de synthèse et de numérisation des matériaux chimiques.
Résoudre plus efficacement des problèmes complexes
Tout d'abord, les simulations peuvent nous aider à identifier plus facilement nos "taches blanches" dans l'espace des matériaux - des matériaux que nous n'avons peut-être pas recherchés explicitement, mais dont les propriétés pourraient être très prometteuses", explique le professeur Miriam Unterlass, directrice du Fraunhofer ISC, en décrivant les objectifs de la collaboration. Un autre objectif est de mieux comprendre l'espace des matériaux grâce aux simulations et de trouver plus rapidement de nouvelles solutions. "À l'avenir aussi, nous aurons besoin de la créativité des chercheurs pour conduire des innovations socialement pertinentes. Cependant, la boîte à outils deviendra de plus en plus numérique et, parallèlement à la synthèse dans le monde réel, le jumeau numérique prendra une grande importance, permettant de prédire la synthèse des matériaux, les propriétés des produits et les résultats du recyclage tout au long du cycle de vie du produit, sans avoir à retracer chaque étape de laboratoire." L'intégration des ordinateurs quantiques dans la résolution de tâches aussi complexes est donc une étape importante vers l'accélération du développement des matériaux. Sabrina Maniscalco, PDG et cofondatrice d'Algorithmiq, ajoute : "Pendant trop longtemps, le débat mondial sur le quan-tum s'est concentré presque exclusivement sur le matériel. Mais le matériel seul ne suffit pas. Sans avancées majeures dans le domaine des algorithmes et des logiciels, les ordinateurs quantiques risquent de rester impressionnants d'un point de vue scientifique sans apporter de valeur industrielle significative. Chez Algorithmiq, nous construisons la couche algorithmique qui rendra les ordinateurs quantiques réellement utiles pour la chimie, les sciences de la vie, les nouveaux matériaux et bien plus encore.
Les partenaires Algorithmiq et Fraunhofer ISC se rencontreront au niveau de la direction en juin 2026 pour discuter des premiers projets communs et de leur orientation
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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