澳大利亚研究人员使用量子计算机来模拟真实分子的行为

当分子吸收光时,它会经历量子力学转化的旋风。电子在能量水平,原子振动和化学键转移之间跳跃,这一切都超出了十亿秒的百万分之一。

来源:英国物理学家网首页
图形摘要。学分:美国化学学会杂志(2025)。 doi:10.1021/jacs.5c03336
美国化学学会杂志

当分子吸收光时,它会经历量子力学转化的旋风。电子在能量水平,原子振动和化学键转移之间跳跃,这一切都超出了十亿秒的百万分之一。

这些过程是从植物的光合作用到阳光的DNA损伤到太阳能电池的运行和轻驱动癌症疗法的所有内容。

尽管重要性,但光线驱动的化学过程很难准确模拟。传统计算机挣扎,因为它需要巨大的计算能力来模拟这种量子行为。

量子计算机本身就是量子系统,因此量子行为自然而然。这使量子计算机天然候选者用于模拟化学。

量子系统

到目前为止,量子设备只能计算不变的事物,例如分子的能量。我们的研究发表在《美国化学学会杂志》上,证明我们还可以模拟这些分子如何随时间变化。

我们的研究

我们通过实验模拟了吸收光后特定的真实分子的行为。

用单个离子模拟现实

我们使用了所谓的捕获量子计算机。这是通过在真空腔中操纵单个原子的作用,该原子与电磁场保持在原处。

单个原子

通常,量子计算机使用量子位或Qubits存储信息。但是,为了模拟分子的行为,我们还使用了称为“骨模式”的计算机中原子的振动。

此技术称为混合Qudit-Boson模拟。它大大降低了模拟分子所需的量子计算机的大小。

单原子

高效

使我们的实验特别重要的是我们使用的量子计算机的大小。

下一步是什么?

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