Квантовый микроскоп времени: учёные впервые отследили самые быстрые химические процессы
Исследователи из Сиднейского университета совершили значительный прорыв в области квантовой химии, впервые проведя квантовое моделирование реальной динамики молекул с использованием ловушечного ионного компьютера. Это открытие позволяет анализировать сверхбыстрые световые реакции, которые играют ключевую роль в медицине, энергетике и материаловедении.
Под руководством профессора Ивана Кассала и доктора Тингрея Тана, команда учёных смоделировала взаимодействие света с тремя молекулами: алленом (C3H4), бутатриеном (C4H4) и пиразином (C4N2H4). Их метод оказался в миллион раз менее ресурсоёмким по сравнению с традиционными квантовыми подходами. Новая технология позволяет воспроизводить процессы, длящиеся всего фемтосекунды (10-15 секунды), замедляя их в 100 миллиардов раз — до миллисекунд, которые доступны для наблюдения.
«Классические квантовые расчёты показывали только статичные свойства молекул, например энергию. Теперь мы можем отследить, как свет меняет их структуру мгновенно», — объяснил профессор Кассал. Уникальность метода заключается в использовании одного иона для симуляции, тогда как цифровые квантовые компьютеры потребовали бы 11 кубитов и 300 000 операций.
Исследование стало логическим продолжением работы 2023 года, в которой команда замедлила абстрактные квантовые процессы. Теперь учёные перешли к моделированию реальных молекул, что особенно важно для практического применения. Например, моделирование фотоиндуцированных реакций поможет понять, как ультрафиолет повреждает ДНК, оптимизировать фототерапии рака или создать более эффективные солнечные панели.
Доктор Тан отметил, что классические суперкомпьютеры уже не справляются с расчётами для сложных молекул, тогда как квантовые симуляции преодолевают эти ограничения. Например, анализ процессов в фотосинтезе или разработка «умных» материалов для медицинских препаратов станет значительно быстрее.
Прорыв Сиднейского университета демонстрирует, что квантовые технологии готовы выйти за рамки теории. Уже в ближайшие годы это может сократить годы экспериментов до дней вычислений, ускорив создание лекарств, материалов и «зелёной» энергетики.
* Компания Meta (Facebook и Instagram) признана в России экстремистской и запрещена.
Подпишитесь на новости в телеграм: https://t.me/itnewsros