Ученые впервые смоделировали атомный танец в реальном времени с помощью квантового компьютера

Учёные из Университета Сиднея достигли значительного прорыва, впервые применив квантовую технологию для моделирования химических процессов в режиме реального времени. Они смогли проследить, как атомы взаимодействуют между собой и со светом, образуя новые химические соединения. Эта технология расширяет горизонты исследований, недоступные даже самым производительным классическим суперкомпьютерам, согласно пресс-релизу университета.

Инициатива, предложенная профессором Иваном Кассалом и доктором Тингреем Таном, основана на инновационной схеме кодирования, внедрённой на квантовой машине с ионной ловушкой. Этот метод позволяет моделировать взаимодействие света и химических связей, используя минимум вычислительных ресурсов. «Наш подход можно сравнить с мониторингом пути альпиниста в горах, фиксируя его точное положение и энергетическое состояние в любой момент времени», — объяснил Кассал.

До настоящего момента квантовые компьютеры могли исследовать лишь статические характеристики молекул, такие как уровни энергии. Моделирование динамических процессов, особенно связанных с воздействием света, представляло серьёзную трудность. Новый метод применяет аналоговую квантовую симуляцию с использованием единственного иона, что в миллион раз превышает эффективность традиционных цифровых методов, требующих 11 кубитов и 300 000 операций.

В рамках эксперимента исследователи моделировали взаимодействие света с тремя молекулами: алленом (C3H4), бутатриеном (C4H4) и пиразином (C4N2H4). Симуляция охватывала процессы, протекающие в фемтосекундный интервал времени, увеличенный до миллисекунд, что позволило наблюдать их течение. Этот прорыв основывается на предыдущих исследованиях 2023 года, когда команда исследовала общие квантовые динамические процессы.

Результаты работы способны коренным образом изменить энергетическую промышленность, улучшив технологии солнечных батарей и повысив эффективность фотоэлементов благодаря более глубокому пониманию явлений, связанных с поглощением света. В перспективе технология будет использована для моделирования сложных молекул, недоступных классическим методам вычислений.

Источник: iXBT