Simulazione NMR su larga scala con un computer quantistico a ioni intrappolati

Abstract degli autori

La simulazione degli spettri di risonanza magnetica nucleare (NMR) è un’applicazione promettente della simulazione quantistica. Utilizzando System Model H2 di Quantinuum, un computer quantistico a ioni intrappolati, dimostriamo una simulazione NMR digitale end-to-end su larga scala di una molecola benchmark difficile da simulare classicamente, il 1,2-di-tert-butil-difosfano. Implementiamo una riduzione dell’Hamiltoniana degli spin nucleari efficiente in termini di hardware, che consente l’evoluzione in tempo reale mediante la formula di Trotter di un modello efficace a 21 spin, con una soppressione mirata degli errori per ridurre gli effetti del rumore del dispositivo. Lo spettro NMR protonico ricostruito in fase liquida concorda con i calcoli classici di riferimento e riproduce caratteristiche spettroscopiche chiave che le precedenti dimostrazioni su hardware quantistico non avevano rilevato. Considerato l’uso diffuso dell’NMR nelle analisi chimiche e nella ricerca industriale, questi risultati fanno progredire la simulazione quantistica digitale degli spettri NMR verso un’utilità quantistica pratica.