量子算法可以研究更大的分子

位于Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB)的团队能够计算出小分子在激光脉冲激发后的电子轨道及其动态发展。根据专家的说法，这种方法可以帮助研究无法使用传统方法计算的更大的分子。

这种新发展有助于推进量子计算机的发展，量子计算机可以大大减少复杂问题的计算时间。

该研究发表在《Journal of Chemical Theory and Computation》上。

开发量子算法

Annika Bande 领导HZB的理论化学团队。

“这些量子计算机算法最初是在完全不同的背景下开发的。我们第一次将它们用于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，”Bande 说。

Fabian Langkabel 是该团队的一员。

“我们为一个虚拟的、完全无错误的量子计算机开发了一个算法，并在模拟量子计算机的十个Q位的经典服务器上运行它，”Langkabel 说。

科学家团队将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。他们还可以将其与传统计算进行比较。

优于传统方法的优势

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

“这与计算时间有关。计算时间随着组成分子的原子数量而增加，”Langkabel 继续说。

当涉及传统方法时，计算时间会随着每个额外原子的增加而倍增。但这不是量子算法的情况，因为它们在每个额外原子中变得更快。

该新研究演示了如何提前计算电子密度及其对光的“响应”，并使用非常高的空间和时间分辨率。

该方法使得能够模拟和理解超快衰变过程，这对于由“量子点”组成的量子计算机至关重要。它还能够预测分子在光吸收和电荷转移期间可能发生的物理或化学行为。

所有这些都有助于促进用于生产绿色氢气的光催化剂的开发，并更好地了解眼睛中的光敏受体分子中的过程。