KAIST化学・生体分子工学科のキム・ジハン教授が率いる研究チームが、量子コンピュータを使用して多成分多孔性材料（MTV）を設計する新しいフレームワークを開発しました。研究チームは、可能な組み合わせの数が指数関数的に増加し、従来の方法では性質の予測が困難な複雑なMTV構造の設計という課題に取り組みました。この研究は米国化学会誌（ACS Central Science）にオンラインで発表されました。
このフレームワークは、複雑な多孔性構造を量子ビットで表現可能なネットワーク（グラフ）に変換し、量子コンピュータで最も安定した構造を見つけることを可能にしました。研究チームはTwo Local ansatzを使用して変分量子回路を構築し、Sampling VQEアルゴリズムで実行しました。実際に報告されている4つのMTV構造で実験を行い、シミュレーションとIBMの127量子ビット量子コンピュータ（ibm_kyiv）の両方で同じ基底状態配置の再現に成功しました。これにより、モデルの実現可能性と最適値を正しく特定する能力が確認されました。
この研究は、複雑な多成分多孔性材料の設計におけるボトルネックを解決するために量子コンピューティングを使用した最初の事例として位置付けられています。この成果は、二酸化炭素の回収と分離、選択的触媒反応、イオン伝導性電解質などの分野でカスタマイズされた材料設計技術として応用されることが期待されています。研究者たちは、この方法を古典的シミュレーションや機械学習ベースの特性予測ツールと組み合わせることができるプラットフォームに拡張する計画です。この研究は、韓国国立研究財団（NRF）を通じて、科学ICT省の中堅研究者支援事業および異種材料支援事業により支援されました。
2025年9月10日
