«Понимание статических молекулярных свойств похоже на знание начальной и конечной точек горного похода, но моделирование химической динамики требует понимания каждого поворота на пути», - объясняет профессор Иван Кассал. В знаменательном достижении исследователи из Сиднейского университета, Австралия, успешно смоделировали сверхбыстрые взаимодействия света с реальными молекулами, используя квантовый компьютер на захваченных ионах. Этот прорыв, объявленный в 2024 году, знаменует собой значительный прогресс в квантовых вычислениях и химии.
Традиционные компьютеры с трудом моделируют эти быстрые процессы из-за огромных требуемых вычислительных ресурсов. Инновационный подход команды Сиднейского университета использует высокоэффективный аналоговый метод квантового моделирования. Этот метод сжимает моделирование в значительно меньшее количество аппаратных ресурсов, что делает его примерно в миллион раз более эффективным, чем стандартные методы квантовых вычислений.
Исследователи разработали новую схему кодирования для отображения зависящей от времени эволюции молекулярных квантовых состояний на систему захваченных ионов. Это позволяет точно воспроизводить сверхбыстрые фотохимические события путем расширения времени в 100 миллиардов раз. Этот прорыв имеет далеко идущие последствия для медицины, энергетики и материаловедения.
Точные, в режиме реального времени, моделирования фотоиндуцированных молекулярных процессов являются ключом к раскрытию инноваций в различных областях. В медицине понимание фотодинамической терапии на квантовом уровне может ускорить разработку высокоточных методов лечения рака и кожных заболеваний. Улучшенное моделирование систем солнечной энергии может привести к более эффективным и устойчивым технологиям.
Доктор Тингрей Тан подчеркивает преобразующий потенциал этих квантовых симуляций, отмечая, что квантовые технологии предлагают экспоненциальное ускорение и эффективность ресурсов. Этот эксперимент указывает на будущее, в котором квантовые компьютеры будут регулярно решать проблемы, недоступные для классических. Возможность моделировать целые химические превращения в режиме реального времени предлагает беспрецедентный набор инструментов для решения насущных глобальных проблем.