“理解静态分子性质就像知道登山的起点和终点，但模拟化学动力学需要了解沿途的每一个曲折，”伊万·卡萨尔教授解释说。在一次具有里程碑意义的成就中，澳大利亚悉尼大学的研究人员成功地使用捕获离子量子计算机模拟了光与真实分子的超快相互作用。这项于2024年宣布的突破，标志着量子计算和化学领域的重大进展。
由于需要巨大的计算资源，传统计算机很难模拟这些快速过程。悉尼大学团队的创新方法是使用一种高度资源高效的模拟量子模拟方法。这种方法将模拟压缩到更少的硬件资源中，使其效率比标准量子计算方法高约一百万倍。
研究人员开发了一种新颖的编码方案，将分子量子态的时变演化映射到捕获离子系统上。这使得可以通过将时间膨胀1000亿倍来忠实地再现超快光化学事件。这一突破对医学、能源和材料科学具有深远的影响。
准确、实时地模拟光诱导分子过程是解锁各个领域创新的关键。在医学领域，在量子水平上理解光动力疗法可以加速开发针对癌症和皮肤病的高度靶向治疗方法。改进的太阳能系统建模可能会带来更高效、更可持续的技术。
丁瑞·谭博士强调了这些量子模拟的变革潜力，并指出量子技术提供了指数级的速度提升和资源效率。这项实验指向了一个未来，量子计算机可以常规地解决经典方法无法解决的问题。实时模拟整个化学转化的能力为解决紧迫的全球挑战提供了一个前所未有的工具包。