柏林亥姆霍茲材料與能源中心的一個(gè)團(tuán)隊(duì)能夠以激光脈沖激發(fā)后的小分子為例計(jì)算電子軌道及其動(dòng)態(tài)發(fā)展。據(jù)專家介紹，這種方法可以幫助研究傳統(tǒng)方法無法計(jì)算的較大分子。

新的發(fā)展有助于推進(jìn)量子計(jì)算機(jī)，這可以大大縮短復(fù)雜問題的計(jì)算時(shí)間。

該研究發(fā)表在《化學(xué)理論與計(jì)算雜志》上。

開發(fā)量子算法

Annika Bande在HZB領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)理論化學(xué)小組。

“這些量子計(jì)算機(jī)算法最初是在完全不同的背景下開發(fā)的。我們在這里首次使用它們來計(jì)算分子的電子密度，特別是它們在光脈沖激發(fā)后的動(dòng)態(tài)演化，”Bande說。

Fabian Langkabel是該小組的一員。

“我們?yōu)樘摂M的、完全無錯(cuò)誤的量子計(jì)算機(jī)開發(fā)了一種算法，并在模擬10 Qbit量子計(jì)算機(jī)的經(jīng)典服務(wù)器上運(yùn)行它，”Langkabel說。

科學(xué)家團(tuán)隊(duì)將他們的研究限制在更小的分子上，這使他們能夠在沒有真正的量子計(jì)算機(jī)的情況下進(jìn)行計(jì)算。他們還可以將它們與傳統(tǒng)計(jì)算進(jìn)行比較。

優(yōu)于傳統(tǒng)方法

量子算法產(chǎn)生了團(tuán)隊(duì)正在尋找的結(jié)果。與傳統(tǒng)計(jì)算不同，量子算法可以用未來的量子計(jì)算機(jī)計(jì)算更大的分子。

“這與計(jì)算時(shí)間有關(guān)。它們隨著構(gòu)成分子的原子數(shù)量的增加而增加，”Langkabel繼續(xù)說道。

對于傳統(tǒng)方法，每增加一個(gè)原子，計(jì)算時(shí)間就會成倍增加。但對于量子算法而言情況并非如此，因?yàn)槊吭黾右粋€(gè)原子，它們就會變得更快。

這項(xiàng)新研究演示了如何預(yù)先計(jì)算電子密度及其對光激發(fā)的“響應(yīng)”。它還使用非常高的空間和時(shí)間分辨率。

該方法可以模擬和理解超快衰變過程，這對于由“量子點(diǎn)”組成的量子計(jì)算機(jī)非常重要。它還可以預(yù)測分子的物理或化學(xué)行為，這些行為可能發(fā)生在光的吸收和電荷的轉(zhuǎn)移過程中。

所有這些都有助于促進(jìn)利用陽光生產(chǎn)綠色氫的光催化劑的開發(fā)，并提供對眼睛中光敏受體分子過程的更好洞察。