Um salto quântico para uma nova era de investigação de materiais
Algorithmiq e Fraunhofer ISC colaboram no domínio da computação quântica para o desenvolvimento de materiais
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A medicina acessível, o aumento dos custos energéticos e a dependência de fontes estratégicas de matérias-primas fazem com que os novos materiais estejam no centro de muitas questões. O desenvolvimento tradicional de materiais é moroso e demora frequentemente anos. O Fraunhofer ISC está, por isso, a procurar abordagens de desenvolvimento acelerado - "Aceleração de Materiais" - baseadas em métodos digitais, aprendizagem automática e inteligência artificial. Espera-se uma aceleração adicional e uma exploração mais alargada do espaço dos materiais através dos computadores quânticos. A empresa italiana Algorithmiq, com experiência comprovada em computação quântica, assinou um memorando de entendimento (MoU) com o Fraunhofer ISC para aprofundar esta colaboração.
Miriam Unterlass (à esquerda) e a Prof.ª Sabrina Maniscalco (à direita) juntam o poder da investigação para aplicar a computação quântica na investigação de materiais.
© K. Wolf und Algorithmiq
O Fraunhofer ISC possui uma vasta experiência na síntese química de uma vasta gama de materiais. No entanto, as sínteses laboratoriais clássicas são morosas: o desenvolvimento de uma nova abordagem material requer numerosas experiências antes de se obterem as propriedades desejadas. Os métodos digitais oferecem uma via para um desenvolvimento mais rápido. Através da simulação e do cálculo das relações estrutura-propriedade, os candidatos inadequados podem ser selecionados numa fase inicial e as opções de materiais promissores podem ser identificadas de forma mais eficiente. Os processos subjacentes são altamente complexos: a descrição completa da dinâmica dos sistemas quânticos de muitos corpos exige frequentemente tempos de computação extremamente longos, mesmo nos supercomputadores actuais. A computação quântica poderia, por exemplo, acelerar substancialmente a procura de materiais magnéticos de elevado desempenho e eficientes em termos de recursos ("ímanes de terras raras" ou "ímanes de lacunas") e permitir uma exploração mais profunda do que nunca do espaço dos materiais.
Computação quântica - acelerar a exploração do espaço dos materiais
A Algorithmiq é uma empresa de computação quântica sediada em Milão, especializada no desenvolvimento de algoritmos quânticos nativos para a descoberta de medicamentos e a simulação molecular. O seu principal objetivo é calcular propriedades e dinâmicas moleculares com muito mais precisão e eficiência do que é possível com simulações clássicas (por exemplo, química quântica clássica ou simulações de dinâmica molecular). Para garantir que estes algoritmos quânticos - adaptados a questões químicas e de ciências da vida - funcionam nos computadores quânticos imperfeitos de hoje, a equipa emprega abordagens híbridas em que um computador clássico e um computador quântico colaboram: o processador quântico lida com efeitos quânticos difíceis nas moléculas, enquanto o computador clássico supervisiona a otimização e a análise de dados. Os métodos foram concebidos para explorar os padrões típicos da química, a fim de produzir conhecimentos fiáveis apesar dos erros do hardware.
O conceito de computação quântica orientado para as ciências da vida da Algorithmiq ganhou um prémio Well-come Leap de 2 milhões de dólares em abril pela "primeira demonstração de um fluxo de trabalho totalmente quântico-clássico para simular terapias complexas e, assim, abrir um caminho credível para uma vantagem quântica a curto prazo no domínio das ciências da vida". A equipa pretende agora aplicar este conceito ao desenvolvimento de materiais químicos. Para o efeito, estabeleceram uma parceria estratégica com o Fraunhofer ISC, tirando partido da experiência do Fraunhofer ISC em síntese e digitalização de materiais químicos.
Resolver problemas complexos de forma mais eficiente
Em primeiro lugar, as simulações podem ajudar a identificar mais facilmente os nossos "pontos brancos" no espaço dos materiais - materiais que podemos não ter procurado explicitamente, mas cujas propriedades podem ser altamente promissoras", explica a Prof.ª Dr.ª Miriam Unterlass, diretora do Fraunhofer ISC, descrevendo os objectivos da colaboração. Outro objetivo é compreender melhor o espaço dos materiais através de simulações e encontrar novas soluções mais rapidamente. "No futuro, também precisaremos da criatividade dos investigadores para impulsionar inovações socialmente relevantes. No entanto, o conjunto de ferramentas tornar-se-á mais digital e, a par da síntese no mundo real, o gémeo digital ganhará grande importância, permitindo prever a síntese de materiais, as propriedades dos produtos e os resultados da reciclagem ao longo de todo o ciclo de vida do produto, sem ter de seguir todas as etapas laboratoriais." A integração de computadores quânticos na resolução de tarefas tão complexas é, por conseguinte, um passo importante para o desenvolvimento acelerado de materiais. A Prof. Dra. Sabrina Maniscalco, Diretora Executiva e co-fundadora da Algorithmiq, acrescenta: "Durante demasiado tempo, a conversa global em torno da quan-tum centrou-se quase exclusivamente no hardware. Mas o hardware por si só não é suficiente. Sem grandes avanços nos algoritmos e no software, os computadores quânticos correm o risco de continuar a ser cientificamente impressionantes, sem fornecerem um valor industrial significativo. Na Algorithmiq, estamos a construir a camada algorítmica que torna os computadores quânticos realmente úteis para a química, as ciências da vida, os novos materiais e muito mais."
Os parceiros Algorithmiq e Fraunhofer ISC reunir-se-ão a nível de liderança em junho de 2026 para discutir os primeiros projectos conjuntos e a sua orientação
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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