"Comprendere le proprietà molecolari statiche è come conoscere i punti di partenza e di arrivo di un'escursione in montagna, ma simulare la dinamica chimica richiede una comprensione di ogni svolta lungo il percorso", spiega il professor Ivan Kassal. In un risultato storico, i ricercatori dell'Università di Sydney, in Australia, hanno simulato con successo le interazioni ultraveloci della luce con molecole reali utilizzando un computer quantistico a ioni intrappolati. Questa svolta, annunciata nel 2024, segna un significativo progresso nell'informatica quantistica e nella chimica.
I computer tradizionali faticano a modellare questi processi rapidi a causa delle immense risorse computazionali richieste. L'approccio innovativo del team dell'Università di Sydney utilizza un metodo di simulazione quantistica analogica altamente efficiente in termini di risorse. Questo metodo condensa la simulazione in un numero significativamente inferiore di risorse hardware, rendendola circa un milione di volte più efficiente rispetto ai metodi di calcolo quantistico standard.
I ricercatori hanno sviluppato un nuovo schema di codifica per mappare l'evoluzione dipendente dal tempo degli stati quantistici molecolari sul sistema a ioni intrappolati. Ciò consente la riproduzione fedele di eventi fotochimici ultraveloci dilatando il tempo di un fattore di 100 miliardi. Questa svolta ha implicazioni di vasta portata per la medicina, l'energia e la scienza dei materiali.
Simulazioni accurate e in tempo reale dei processi molecolari fotoindotti sono la chiave per sbloccare innovazioni in vari campi. In medicina, la comprensione delle terapie fotodinamiche a livello quantistico potrebbe accelerare lo sviluppo di trattamenti altamente mirati per tumori e disturbi della pelle. Una migliore modellazione dei sistemi di energia solare può portare a tecnologie più efficienti e sostenibili.
Il Dr. Tingrei Tan sottolinea il potenziale trasformativo di queste simulazioni quantistiche, osservando che la tecnologia quantistica offre accelerazioni esponenziali ed efficienza delle risorse. Questo esperimento indica un futuro in cui i computer quantistici affronteranno regolarmente problemi al di là della portata classica. La capacità di simulare intere trasformazioni chimiche mentre accadono in tempo reale offre un set di strumenti senza precedenti per risolvere le urgenti sfide globali.