量子算法可以研究更大的分子

柏林亥姆霍兹材料与能源中心 (HZB) 的一个团队能够以激光脉冲激发后的小分子为例计算电子轨道及其动态发展。 专家表示，这种方法可以帮助研究传统方法无法计算的较大分子。 

这项新进展有助于推进量子计算机的发展，这可以大大缩短解决复杂问题的计算时间。 

该研究发表在 化学理论与计算杂志。

开发量子算法 

安妮卡·班德 (Annika Bande) 领导着 HZB 的理论化学小组。 

“这些量子计算机算法最初是在完全不同的背景下开发的。 我们在这里首次使用它们来计算分子的电子密度，特别是它们在光脉冲激发后的动态演化，”班德说。 

法比安·朗卡贝尔 (Fabian Langkabel) 是该组织的成员。

“我们为虚构的、完全无差错的量子计算机开发了一种算法，并在模拟十个 Qbit 量子计算机的经典服务器上运行它，”Langkabel 说。 

科学家团队将他们的研究限制在较小的分子上，这使得他们能够在没有真正的量子计算机的情况下进行计算。 他们还可以将它们与传统计算进行比较。 

相对于传统方法的优势

量子算法产生了团队正在寻找的结果。 与传统计算不同，量子算法可以用未来的量子计算机计算更大的分子。 

“这与计算时间有关。 它们随着组成分子的原子数量的增加而增加，”兰卡贝尔继续说道。 

对于传统方法来说，每增加一个原子，计算时间就会成倍增加。 但量子算法的情况并非如此，因为每增加一个原子它们就会变得更快。 

这项新研究演示了如何提前计算电子密度及其对光激发的“响应”。 它还使用非常高的空间和时间分辨率。 

该方法使得模拟和理解超快衰变过程成为可能，这对于由“量子点”组成的量子计算机非常重要。 它还可以预测分子在吸收光和电荷转移过程中可能发生的物理或化学行为。 

所有这些都有助于促进利用阳光生产绿色氢的光催化剂的开发，并且可以更好地了解眼睛中光敏受体分子的过程。