Квантовите компютри могат да се справят с изчисления, които са извън обсега на традиционните компютри, а сега учените в Австралия са използвали технологията, за да наблюдават нещо, което обикновено е твърде бързо, за да го види окото. Екипът успя да забави молекулярно взаимодействие със 100 милиарда пъти, за да види какво наистина се случва в обща химическа реакция.
Микроскопичният свят на атомите и молекулите е невероятно труден за изучаване, не само защото всичко е толкова малко, но защото всичко се случва много по-бързо, отколкото очите ни могат да регистрират. Химическите връзки, например, могат да се образуват и разрушават в мащаб от фемтосекунди – квадрилиони от секундата. Това затруднява разбирането какво точно се случва по време на някои ключови процеси.
За новото проучване изследователи от университета в Сидни са използвали квантов компютър, за да забавят един от тези супер бързи процеси. Те станаха свидетели на това, което се случва с единичен атом, когато се натъкне на геометрична структура, наречена конична пресечна точка, които са често срещани при химически реакции като фотосинтезата. Учените се опитват да наблюдават директно тези процеси в продължение на десетилетия.
Използвайки квантов компютър с уловени йони, екипът картографира проблема върху сравнително малко квантово устройство, което им позволява да забавят процеса с удивителните 100 милиарда пъти. Това го сведе до видовете скорости, които съществуващата технология може да наблюдава и измерва.
„В природата целият процес завършва за фемтосекунди“, каза Ванеса Олая Агудело, съавтор на изследването. „Използвайки нашия квантов компютър, изградихме система, която ни позволи да забавим химическата динамика от фемтосекунди до милисекунди. Това ни позволи да направим значими наблюдения и измервания. Това никога не е правено досега.“
Въпреки че може да звучи като обикновена симулация, екипът казва, че е по-близо до експеримент в контролирана среда, в същия дух като вятърен тунел за наблюдение на динамиката на въздушния поток за самолети.
„Нашият експеримент не беше цифрово приближение на процеса – това беше директно аналогово наблюдение на квантовата динамика, развиваща се със скорост, която можехме да наблюдаваме“, каза д-р Кристоф Валаху, съавтор на изследването.
Използването на квантови компютри за тези видове експерименти може да помогне на учените да разберат по-добре забързания свят на молекулярните взаимодействия, което от своя страна може да допринесе за напредъка в редица области.
„Чрез разбирането на тези основни процеси вътре и между молекулите можем да отворим нов свят от възможности в науката за материалите, дизайна на лекарства или събирането на слънчева енергия“, каза Олая Агудело. „Това също може да помогне за подобряване на други процеси, които разчитат на молекули, взаимодействащи със светлината, като например как се създава смог или как се уврежда озоновият слой.“
Изследването е публикувано в списанието Природна химия. Екипът описва работата във видеото по-долу.
Вълнов пакет
източник: Университет на Сидни
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
