"Comprendre les propriétés moléculaires statiques, c'est comme connaître les points de départ et d'arrivée d'une randonnée en montagne, mais la simulation de la dynamique chimique exige une compréhension de chaque méandre du chemin", explique le professeur Ivan Kassal. Dans une réalisation marquante, des chercheurs de l'Université de Sydney, en Australie, ont réussi à simuler les interactions ultra-rapides de la lumière avec des molécules réelles à l'aide d'un ordinateur quantique à ions piégés. Cette percée, annoncée en 2024, marque une avancée significative dans l'informatique quantique et la chimie.
Les ordinateurs traditionnels peinent à modéliser ces processus rapides en raison des immenses ressources de calcul nécessaires. L'approche innovante de l'équipe de l'Université de Sydney utilise une méthode de simulation quantique analogique très économe en ressources. Cette méthode condense la simulation en un nombre considérablement réduit de ressources matérielles, ce qui la rend environ un million de fois plus efficace que les méthodes informatiques quantiques standard.
Les chercheurs ont développé un nouveau schéma de codage pour mapper l'évolution temporelle des états quantiques moléculaires sur le système d'ions piégés. Cela permet de reproduire fidèlement les événements photochimiques ultra-rapides en dilatant le temps d'un facteur de 100 milliards. Cette percée a des implications considérables pour la médecine, l'énergie et la science des matériaux.
Des simulations précises et en temps réel des processus moléculaires photo-induits sont essentielles pour débloquer des innovations dans divers domaines. En médecine, la compréhension des thérapies photodynamiques au niveau quantique pourrait accélérer le développement de traitements très ciblés contre les cancers et les affections cutanées. Une meilleure modélisation des systèmes d'énergie solaire pourrait conduire à des technologies plus efficaces et durables.
Le Dr. Tingrei Tan souligne le potentiel transformateur de ces simulations quantiques, notant que la technologie quantique offre des accélérations exponentielles et une efficacité des ressources. Cette expérience indique un avenir où les ordinateurs quantiques s'attaqueront régulièrement à des problèmes hors de portée classique. La capacité de simuler des transformations chimiques entières telles qu'elles se produisent en temps réel offre une boîte à outils sans précédent pour résoudre les défis mondiaux urgents.