Kuantum Algoritmaları Daha Büyük Molekülleri Araştırabilir

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie'den (HZB) bir ekip, bir lazer darbe uyarımından sonra küçük bir molekül örneğinde elektron orbitallerini ve bunların dinamik gelişimini hesaplayabildi. Uzmanlara göre bu yöntem, geleneksel yöntemlerle hesaplanamayan daha büyük moleküllerin araştırılmasına yardımcı olabilir. 

Yeni gelişme, karmaşık problemler için hesaplama sürelerini büyük ölçüde azaltabilecek kuantum bilgisayarların geliştirilmesine yardımcı oluyor. 

Araştırma yayınlandı Journal of Chemical Theory and Computation .

Kuantum Algoritmalarını Geliştirmek 

Annika Bande, HZB'de teorik kimya üzerine bir gruba liderlik ediyor. 

"Bu kuantum bilgisayar algoritmaları başlangıçta tamamen farklı bir bağlamda geliştirildi. Bande, "Moleküllerin elektron yoğunluklarını, özellikle de bir ışık darbesiyle uyarıldıktan sonraki dinamik evrimlerini hesaplamak için ilk kez burada kullandık" diyor. 

Fabian Langkabel grubun bir parçasıdır.

Langkabel, "Hayali, tamamen hatasız bir kuantum bilgisayar için bir algoritma geliştirdik ve onu on Qbit'lik bir kuantum bilgisayarı simüle eden klasik bir sunucuda çalıştırdık" diyor. 

Bilim adamları ekibi, çalışmalarını gerçek bir kuantum bilgisayarı olmadan hesaplamaları yapmalarını sağlayan daha küçük moleküllerle sınırlandırdı. Ayrıca bunları geleneksel hesaplamalarla karşılaştırabilirler. 

Geleneksel Yöntemlere Göre Faydaları

Kuantum algoritmaları, ekibin aradığı sonuçları üretiyor. Geleneksel hesaplamaların aksine, kuantum algoritmaları, geleceğin kuantum bilgisayarlarıyla daha büyük molekülleri hesaplayabilir. 

“Bu, hesaplama süreleriyle ilgili. Molekülleri oluşturan atomların sayısı arttıkça artıyorlar,” diye devam ediyor Langkabel. 

Geleneksel yöntemler söz konusu olduğunda, hesaplama süresi her bir ek atomla katlanır. Ancak, her ek atomla daha hızlı hale geldikleri için kuantum algoritmaları için durum böyle değil. 

Yeni çalışma, elektron yoğunluklarının nasıl hesaplanacağını ve önceden ışıkla uyarılmalara "yanıtlarının" nasıl hesaplanacağını gösteriyor. Aynı zamanda çok yüksek uzamsal ve zamansal çözünürlükler kullanır. 

Yöntem, "kuantum noktalarından" oluşan kuantum bilgisayarlar için önemli olan ultra hızlı bozunma süreçlerini simüle etmeyi ve anlamayı mümkün kılar. Ayrıca, ışığın soğurulması ve elektrik yüklerinin transferi sırasında meydana gelebilecek moleküllerin fiziksel veya kimyasal davranışları hakkında tahminlerde bulunulmasını mümkün kılar. 

Tüm bunlar, güneş ışığı ile yeşil hidrojen üretimi için fotokatalizörlerin geliştirilmesine yardımcı olur ve gözdeki ışığa duyarlı alıcı moleküllerdeki süreçlerin daha iyi anlaşılmasını sağlar.