Computazione quantistica per la Chimica: calcolo di energie e momenti di dipolo con l'algoritmo Variational Quantum Eigensolver

La computazione quantistica, iniziata negli anni Ottanta dal fisico Paul Benioff, sfrutta il comportamento quantistico della materia per risolvere problemi che in un computer classico risulterebbero proibitivi in termini di tempo di calcolo. Il computer quantistico, infatti, ha una potenza di calcolo più grande perché l’unità informativa fondamentale è il qubit: una sovrapposizione di stato tra il bit 0 e 1. Uno dei problemi principali della chimica quantistica è lo scaling esponenziale dei metodi di calcolo, che aumenta sia con l’accuratezza del metodo stesso sia con il numero elettroni del sistema. Con un computer quantistico è possibile superare questo limite utilizzando opportuni algoritmi quantistici come il Variational Quantum Eingensolver(VQE), che è basato sul calcolo degli autostati e autovalori dell’hamiltoniano data una funzione di ansatz iniziale.