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。据专家介绍，这种方法可以帮助研究传统方法无法计算的较大分子。

新的发展有助于推进量子计算机，这可以大大缩短复杂问题的计算时间。

该研究发表在《化学理论与计算杂志》上。

开发量子算法

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，”Bande说。

Fabian Langkabel是该小组的一员。

“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10 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更小的分子上，这使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。

优于传统方法

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。它们随着构成分子的原子数量的增加而增加，”Langkabel继续说道。

对于传统方法，每增加一个原子，计算时间就会成倍增加。但对于量子算法而言情况并非如此，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预先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”组成的量子计算机非常重要。它还可以预测分子的物理或化学行为，这些行为可能发生在光的吸收和电荷的转移过程中。

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，并提供对眼睛中光敏受体分子过程的更好洞察。