Kuantum Algoritmaları Daha Büyük Molekülleri Araştırabilir

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) ekibinin bir üyesi, bir lazer darbesi sonrası küçük bir molekülün elektron yörüngelerini ve dinamik gelişimini hesaplayabildi. Uzmanlara göre, bu yöntem, geleneksel yöntemlerle hesaplanamayan daha büyük molekülleri araştırmaya yardımcı olabilir.

Yeni gelişme, karmaşık problemler için hesaplanma sürelerini önemli ölçüde kısaltabilecek olan kuantum bilgisayarların gelişimini ilerletmeye yardımcı oluyor.

Araştırma Journal of Chemical Theory and Computation dergisinde yayımlandı.

Kuantum Algoritmalarının Geliştirilmesi

Annika Bande, HZB’de teorik kimya üzerine bir grup yönetiyor.

“Bu kuantum bilgisayar algoritmaları başlangıçta tamamen farklı bir bağlamda geliştirildi. Biz burada ilk kez moleküllerin elektron yoğunluklarını ve özellikle de bir ışık darbesi ile uyarıldıktan sonra dinamik evrimlerini hesaplamak için kullandık,” diyor Bande.

Fabian Langkabel, grubun bir üyesi.

“Tamamen hatalı olmayan bir kuantum bilgisayar için bir algoritma geliştirdik ve onu on Qbit’lik bir kuantum bilgisayarını simüle eden bir klasik sunucuda çalıştırdık,” diyor Langkabel.

Bilimsel ekip, hesaplamaları gerçekleştirebilmeleri için daha küçük moleküllere odaklandı. Ayrıca bunları geleneksel hesaplamalarla karşılaştırabildiler.

Geleneksel Yöntemler Üzerindeki Avantajlar

Kuantum algoritmaları, ekibe aradıkları sonuçları üretti. Geleneksel hesaplamaların aksine, kuantum algoritmaları gelecekteki kuantum bilgisayarlarla daha büyük molekülleri hesaplayabiliyor.

“Bu, hesaplanma süreleriyle ilgili,” diye devam ediyor Langkabel.

Geleneksel yöntemlerde, hesaplanma süresi her eklenen atomla birlikte artıyor. Ancak kuantum algoritmalarında durum böyle değil; her eklenen atomla birlikte daha da hızlanıyorlar.

Yeni çalışma, önceden elektron yoğunluklarını ve ışıkla uyarıldıklarında verdikleri tepkiyi hesaplamayı gösteriyor. Ayrıca çok yüksek uzaysal ve zamanlı çözünürlükler kullanıyor.

Bu yöntem, “kuantum noktaları”ndan oluşan kuantum bilgisayarlar için önemli olan ultra hızlı bozunma süreçlerini simüle etmeyi ve anlamayı mümkün kılıyor. Ayrıca, moleküllerin fiziksel veya kimyasal davranışları hakkında, ışık emilimi ve elektriksel yük transferi sırasında gerçekleşebilecek olaylar hakkında öngörülerde bulunmayı sağlıyor.

Tüm bunlar, güneş ışığı ile yeşil hidrojen üretimi için fotokatalizörlerin geliştirilmesini kolaylaştırıyor ve gözdeki ışık duyarlı reseptör moleküllerindeki süreçlere daha iyi bir bakış açısı sunuyor.