«Розуміння статичних молекулярних властивостей схоже на знання початкової та кінцевої точок гірського походу, але моделювання хімічної динаміки вимагає розуміння кожного повороту на шляху», — пояснює професор Іван Кассал. У знаковому досягненні дослідники з Сіднейського університету, Австралія, успішно змоделювали надшвидкі взаємодії світла з реальними молекулами за допомогою квантового комп’ютера з іонною пасткою. Цей прорив, оголошений у 2024 році, знаменує значний прогрес у квантових обчисленнях і хімії.
Традиційні комп’ютери насилу моделюють ці швидкі процеси через величезні обчислювальні ресурси, необхідні для цього. Інноваційний підхід команди Сіднейського університету використовує високоефективний аналоговий метод квантового моделювання. Цей метод стискає моделювання до значно меншої кількості апаратних ресурсів, що робить його приблизно в мільйон разів ефективнішим, ніж стандартні методи квантових обчислень.
Дослідники розробили нову схему кодування для відображення залежної від часу еволюції молекулярних квантових станів на систему з іонною пасткою. Це дозволяє вірно відтворювати надшвидкі фотохімічні події шляхом розширення часу в 100 мільярдів разів. Цей прорив має далекосяжні наслідки для медицини, енергетики та матеріалознавства.
Точні, в режимі реального часу моделювання фотоіндукованих молекулярних процесів є ключем до відкриття інновацій у різних сферах. У медицині розуміння фотодинамічної терапії на квантовому рівні може прискорити розробку високоефективних методів лікування раку та шкірних захворювань. Покращене моделювання систем сонячної енергії може призвести до більш ефективних, стійких технологій.
Доктор Тінґрей Тан підкреслює трансформаційний потенціал цих квантових моделювань, зазначаючи, що квантові технології пропонують експоненційне збільшення швидкості та ефективності ресурсів. Цей експеримент вказує на майбутнє, де квантові комп’ютери регулярно вирішують проблеми, які виходять за межі класичного досягнення. Можливість моделювати цілі хімічні перетворення в режимі реального часу пропонує безпрецедентний набір інструментів для вирішення нагальних глобальних викликів.