"Comprender las propiedades moleculares estáticas es como conocer los puntos de inicio y fin de una caminata de montaña, pero simular la dinámica química exige una comprensión de cada giro y vuelta del camino", explica el profesor Ivan Kassal. En un logro histórico, investigadores de la Universidad de Sydney, Australia, han simulado con éxito las interacciones ultrarrápidas de la luz con moléculas reales utilizando una computadora cuántica de iones atrapados. Este avance, anunciado en 2024, marca un progreso significativo en la computación cuántica y la química.
Las computadoras tradicionales tienen dificultades para modelar estos procesos rápidos debido a los inmensos recursos computacionales requeridos. El innovador enfoque del equipo de la Universidad de Sydney utiliza un método de simulación cuántica analógica altamente eficiente en recursos. Este método condensa la simulación en significativamente menos recursos de hardware, lo que la hace aproximadamente un millón de veces más eficiente que los métodos estándar de computación cuántica.
Los investigadores desarrollaron un nuevo esquema de codificación para mapear la evolución dependiente del tiempo de los estados cuánticos moleculares en el sistema de iones atrapados. Esto permite la reproducción fiel de eventos fotoquímicos ultrarrápidos dilatando el tiempo por un factor de 100 mil millones. Este avance tiene implicaciones de gran alcance para la medicina, la energía y la ciencia de los materiales.
Las simulaciones precisas y en tiempo real de los procesos moleculares fotoinducidos son clave para desbloquear innovaciones en diversos campos. En medicina, la comprensión de las terapias fotodinámicas a nivel cuántico podría acelerar el desarrollo de tratamientos altamente dirigidos para cánceres y trastornos de la piel. Una mejor modelización de los sistemas de energía solar puede conducir a tecnologías más eficientes y sostenibles.
El Dr. Tingrei Tan enfatiza el potencial transformador de estas simulaciones cuánticas, señalando que la tecnología cuántica ofrece aceleraciones exponenciales y eficiencia de recursos. Este experimento apunta hacia un futuro donde las computadoras cuánticas aborden rutinariamente problemas fuera del alcance clásico. La capacidad de simular transformaciones químicas completas tal como suceden en tiempo real ofrece un conjunto de herramientas sin precedentes para resolver desafíos globales apremiantes.