量子算法可能研究更大的分子

位于柏林材料和能源中心（Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie，HZB）的一个团队能够计算小分子在激光脉冲激发后电子轨道及其动态发展。专家认为，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，这可能会大大减少复杂问题的计算时间。

该研究发表在《化学理论和计算杂志》上。

开发量子算法

安妮卡·班德（Annika Bande）在HZB领导一个理论化学小组。

“这些量子计算机算法最初是在完全不同的背景下开发的。我们在这里第一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·兰克巴尔（Fabian Langkabel）是该小组的一员。

“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经典服务器上运行了它，模拟了10个量子比特的量子计算机，”兰克巴尔说。

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。他们还可以将其与传统计算进行比较。

超越传统方法的优势

量子算法产生了该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。计算时间会随着组成分子的原子数量而增加，”兰克巴尔继续说。

当谈到传统方法时，计算时间会随着每个额外原子的增加而倍增。但是，对于量子算法来说，这不是这样，因为它们会随着每个额外原子的增加而变得更快。

该研究表明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。

这种方法可以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。它还可以预测分子在吸收光和转移电荷期间可能发生的物理或化学行为。

所有这些都有助于促进光催化剂的发展，以便使用阳光生产绿色氢气，并提供对眼睛中光敏受体分子过程的更好见解，这些过程可能发生在光吸收和电荷转移期间。