Останавливающий время: Квантовый компьютер замедляет химию в 100 миллиардов раз

Ученые из Университета Сиднея впервые использовали квантовый компьютер для инжиниринга и прямого наблюдения ключевого процесса в химических реакциях, замедлив его в 100 миллиардов раз. Такой прорыв может открыть новые возможности в материаловедении, создании лекарств и сборе солнечной энергии.

Ванесса Олая Агудело, со-руководитель исследования и аспирантка, подчеркнула значение изучения этих процессов: "Понимая основные процессы, происходящие внутри молекул и между ними, мы можем открыть новый мир возможностей... Это также может помочь улучшить другие процессы, связанные с взаимодействием молекул со светом, например, формирование смога или повреждение озонового слоя."

Основной момент исследования заключался в наблюдении за интерференционным образцом одного атома, вызванным общей геометрической структурой в химии, известной как "коническое пересечение". Эти пересечения играют ключевую роль в быстрых фотохимических процессах, таких как фотосинтез.

Химики пытались наблюдать за такими геометрическими процессами с 1950-х годов, но из-за их крайней быстроты это было невозможно. Ученые обошли эту проблему, создав эксперимент на квантовом компьютере, что позволило им замедлить процесс в 100 миллиардов раз. Результаты опубликованы в журнале Nature Chemistry .

Доктор Кристоф Валаху из Школы физики привел аналогию: "Это похоже на моделирование воздушных потоков вокруг крыла самолета в аэродинамической трубе. Однако это не было цифровым приближением процесса – это было прямым наблюдением квантовой динамики".

Ассоциированный профессор Иван Кассал, лидер исследовательской группы, подчеркнул, что это открытие поможет лучше понять сверхбыстрые динамики – как молекулы меняются на самых быстрых временных масштабах.

Исследование было результатом совместной работы теоретиков химии и экспериментальных квантовых физиков, при поддержке квантового компьютера в Лаборатории квантового управления профессора Майкла Бьерцука.