QC Ware combineert IBM-kwantumchip met supercomputer voor chemieberekening

QC Ware, een Amerikaans bedrijf gespecialiseerd in software voor kwantumcomputers, heeft een technologische proef gepresenteerd waarin klassieke en kwantumtechniek samen een scheikundig probleem oplossen. Het bedrijf combineerde zijn eigen rekenplatform Promethium met de 156-qubit Heron-chip van IBM Quantum. Die chip is een supergeleidende chip, een type kwantumprocessor die extreem koud moet blijven om te functioneren. Het is voor het eerst dat QC Ware op deze manier een concreet chemieprobleem doorrekent met echte kwantumhardware in de lus.

Twee rekenmethoden in één workflow

De proef draaide om het berekenen van de elektrostatische interactie-energie van stikstofoxide-reductase, een metalloenzym: een eiwit met een metaalkern dat in de natuur reacties met stikstofverbindingen versnelt. Zulke enzymen zijn scheikundig complex, met veel atomen en elektronen die onderling op elkaar inwerken. Promethium gebruikt grafische processors, de chips die normaal games en AI-modellen aandrijven, om dit soort moleculaire berekeningen te versnellen. Die aanpak heet GPU-acceleratie en maakt het mogelijk grotere moleculen door te rekenen dan met traditionele computerchips haalbaar is. Voor de proef werd een deel van de berekening uitbesteed aan IBM's kwantumchip. De uitkomsten van metingen op die qubits, de rekeneenheden van een kwantumcomputer, werden vervolgens weer ingevoerd in de klassieke berekening van Promethium. Dat soort samenwerking tussen een gewone supercomputer en een kwantumcomputer heet een hybride kwantum-classiek algoritme. Geen van beide systemen doet het hele werk alleen; ze vullen elkaars zwaktes aan.

Waarom dit enzym als testcase

Stikstofoxide-reductase is gekozen omdat het chemisch pittig genoeg is om nieuwe rekenmethoden goed te testen, maar ook praktisch relevant. De elektrostatische interactie-energie, kort gezegd de mate waarin geladen delen van een molecuul elkaar aantrekken of afstoten, is een belangrijke eigenschap bij het ontwikkelen van medicijnen, het ontwerpen van katalysatoren voor de chemische industrie en het bedenken van nieuwe materialen. Hoe beter onderzoekers deze energie kunnen berekenen, hoe gerichter ze moleculen kunnen ontwerpen zonder alles eerst in een laboratorium te hoeven testen.

Nog geen kant-en-klaar product

QC Ware benadrukt dat het om een demonstratie gaat en niet om een functie die vandaag al standaard in Promethium zit. Het platform zelf is wel al in gebruik bij onderzoekers en kan volgens het bedrijf bepaalde berekeningen tot twintig keer sneller uitvoeren dan gangbare klassieke software, waardoor analyses die weken kostten in enkele uren kunnen worden gedaan. Kin-Joe Sham, mede-oprichter en operationeel directeur van QC Ware, noemt de proef een bewijs dat klassieke en kwantumtechniek samen aan zinvolle scheikundige vraagstukken kunnen werken. De komende jaren moet blijken of dit soort hybride workflows opschalen naar grotere moleculen en dagelijks gebruik in de farmaceutische en chemische industrie.