量子算法节省了电子动力学计算的时间

研究人员研究了用于容错量子计算的已知量子计算算法模拟小分子中激发和电离过程的激光驱动电子动力学的能力。他们的研究发表在《化学理论与计算杂志》上。

“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，”一个小组的负责人AnnikaBande说。德国研究中心亥姆霍兹协会(HZB)的理论化学专业。Bande和正在和她一起攻​​读博士学位的FabianLangkabel在研究中展示了这种方法的效果。

“我们为虚拟的、完全无错误的量子计算机开发了一种算法，并在模拟十个量子比特的量子计算机的经典服务器上运行它，”Langkabel说。科学家们将他们的研究限制在更小的分子上，以便能够在没有真正的量子计算机的情况下进行计算，并将它们与传统计算进行比较。

量子算法产生了预期的结果。与传统计算相反;然而，量子算法也适用于用未来的量子计算机计算更大的分子。

“这与计算时间有关。它们随着构成分子的原子数量的增加而增加，”Langkabel说。虽然传统方法的计算时间会随着每个额外原子的增加而倍增，但量子算法的情况并非如此，这使得它们更快。

光催化、光接收等

因此，该研究展示了一种新的方法来计算电子密度及其对光激发的“响应”，具有非常高的空间和时间分辨率。例如，这使得模拟和理解超快衰变过程成为可能，这在由所谓的量子点制成的量子计算机中也至关重要。

此外，还可以预测分子的物理或化学行为，例如在光的吸收和随后的电荷转移过程中。

这可以促进利用阳光生产绿色氢的光催化剂的开发，或有助于了解眼睛中光敏受体分子的过程。