量子アルゴリズムはより大きな分子の調査に役立つ可能性がある

ヘルムホルツ・ベルリン材料・エネルギー研究センター（HZB）のチームは、レーザー励起による小分子の電子軌道とその動的発展を計算することができました。専門家によると、この方法は、従来の方法では計算できないより大きな分子を調査するのに役立つ可能性があります。

この新しい開発は、計算時間を大幅に短縮できる量子コンピュータの進歩に貢献します。

この研究は、Journal of Chemical Theory and Computationに掲載されました。

量子アルゴリズムの開発

アンニカ・バンデはHZBの理論化学グループを率いています。

「これらの量子コンピュータアルゴリズムは、もともとまったく別の文脈で開発されました。ここでは、分子の電子密度、特に光パルス励起後の動的進化を計算するために初めて使用しました」とバンデは述べています。

ファビアン・ランクバベルはグループの一員です。

「完全にエラーのない仮想量子コンピュータ用のアルゴリズムを開発し、10個のキュビットを持つ量子コンピュータをシミュレートするクラシックサーバーで実行しました」とランクバベルは述べています。

科学者のチームは、計算を小さな分子に限定し、実際の量子コンピュータを使用せずに計算を行うことができました。彼らはまた、これらの計算を従来の計算と比較することもできました。

従来の方法との比較

量子アルゴリズムは、チームが探していた結果を生み出しました。従来の計算とは異なり、量子アルゴリズムは将来的に量子コンピュータを使用してより大きな分子を計算することができます。

「これは計算時間に関係しています。原子が増えるにつれて計算時間も増えます」とランクバベルは続けています。

従来の方法では、原子が増えるたびに計算時間が倍増します。しかし、量子アルゴリズムでは、原子が増えるたびに計算時間が短縮されます。

この新しい研究は、光励起に対する電子密度とその「応答」を事前に計算する方法を示しています。また、非常に高い空間および時間分解能を使用しています。

この方法は、超高速の崩壊プロセスをシミュレートおよび理解することを可能にし、これは「量子ドット」からなる量子コンピュータに重要です。また、光の吸収および電気的充電の際に起こる分子の物理的または化学的な挙動についての予測も可能にします。

すべてこれらは、太陽光を使用したグリーン水素の生産のための光触媒の開発を促進し、目にある光感受性受容体分子でのプロセスをより深く理解するのに役立ちます。