Физики изучили способность алгоритмов для отказоустойчивых квантовых вычислений моделировать управляемую лазером электронную динамику процессов возбуждения и ионизации в малых молекулах. Исследование опубликовано в Journal of Chemical Theory and Computation.
Изначально квантовые компьютерные алгоритмы разрабатывали в совершенно другом контексте. В рамках нового впервые исследования их использовали для расчета электронных плотностей молекул, в частности, их динамической эволюции после возбуждения световым импульсом.
Ученые разработали алгоритм для вымышленного, полностью безошибочного квантового компьютера. Потом они запустили его на классическом сервере, который имитирует квантовый компьютер из десяти кубитов. Физики ограничили исследование меньшими молекулами, чтобы выполнять расчеты без настоящего квантового компьютера и сравнивать их с обычными вычислениями.
Квантовые алгоритмы дали ожидаемые результаты. Также оказалось, что они подходят для расчета значительно больших молекул с помощью будущих квантовых компьютеров.
Расчеты помогли ученым определить концентрацию электронов и их изменение после возбуждения с высоким пространственным и временным разрешением. Здесь на примере молекулы гидрида лития показано смещение электронной плотности от цианида (красный) к литию (зеленый) во время лазерного импульса. Источник: Ф. Лангкабель / HZB
В рамках исследования ученые продемонстрировали новый способ расчета плотности электронов и их «реакции» на возбуждение светом заранее с очень высоким пространственным и временным разрешением. Это позволяет, например, моделировать и понимать сверхбыстрые процессы распада. Они имеют решающее значение в квантовых компьютерах, сделанных из так называемых квантовых точек.
Кроме того, ученые сделали возможным предсказания физического или химического поведения молекул. Например, во время поглощения света и последующей передачи электрических зарядов.
В перспективе, это облегчит разработку фотокатализаторов для производства зеленого водорода солнечным светом или поможет понять процессы в молекулах светочувствительных рецепторов в глазах человека и других видов.
Читать далее:
Скоро на Землю обрушится магнитная буря
Создана навигационная система, которая точнее, чем GPS
Древний амулет переписал историю самого загадочного языка Европы