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

新的發(fā)展有助于推進量子計算機，這可以大大縮短復雜問題的計算時間。

該研究發(fā)表在《化學理論與計算雜志》上。

開發(fā)量子算法

Annika Bande在HZB領導一個理論化學小組。

“這些量子計算機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算分子的電子密度，特別是它們在光脈沖激發(fā)后的動態(tài)演化，”Bande說。

Fabian Langkabel是該小組的一員。

“我們?yōu)樘摂M的、完全無錯誤的量子計算機開發(fā)了一種算法，并在模擬10 Qbit量子計算機的經典服務器上運行它，”Langkabel說。

科學家團隊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算機的情況下進行計算。他們還可以將它們與傳統(tǒng)計算進行比較。

優(yōu)于傳統(tǒng)方法

量子算法產生了團隊正在尋找的結果。與傳統(tǒng)計算不同，量子算法可以用未來的量子計算機計算更大的分子。

“這與計算時間有關。它們隨著構成分子的原子數量的增加而增加，”Langkabel繼續(xù)說道。

對于傳統(tǒng)方法，每增加一個原子，計算時間就會成倍增加。但對于量子算法而言情況并非如此，因為每增加一個原子，它們就會變得更快。

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

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

所有這些都有助于促進利用陽光生產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。