澳大利亚悉尼大学的科学家首次运用量子计算机间接观看到一个对化学反应至关重要的进程，实现这一突破的关键是将原进程速率从飞秒标准减慢至毫秒标准。
联合首席研讨员 Vanessa Olaya Agudelo 博士说：「通过了解份子内部和份子之间的这些基本进程，我们可以在材料科学、药物设计或太阳能收集方面开辟一个新的可能性世界。
「它还可以帮助改善依赖份子与光相互作用的其他进程，例如烟雾是如何产生的或臭氧层是如何被破坏的。」
研讨小组目睹了化学中一种常见的被称为「圆锥形交叉点」的几许结构引起的单个原子的干涉图案。
圆锥形交叉点在化学中众所周知，对于快速光化学进程（例如人类视觉或光合作用中的光捕获）至关重要。自 20 世纪 50 年代以来，化学家一直试图间接观看化学动力学中的此类几许进程，但鉴于所涉及的时间标准极快，间接观看它们是不可行的。
为了办理这个题目，物理学院和化学学院的量子研讨人员以全新的方式利用俘获离子量子计算机从事了一项尝试。这使得他们可以设计这个非常复杂的题目并将其映射到一个相对较小的量子设备上，然后将整个进程减慢 1000 亿倍。
该研讨以「Direct observation of geometric-phase interference in dynamics around a conical intersection」为题，于 2023 年 8 月 28 日发布在《Nature Chemistry》上。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-023-01300-3
「运用我们的量子计算机，我们建立了一个系统，使我们可以将化学动力学从飞秒减慢到毫秒。这使我们可以从事有意义的观看和测量。这以前从未有人做过。」
联合主要作者、物理学院的 Christophe Valahu 博士说：「到目前为止，我们一直无法间接观看几许相位的动力学；它发生得太快，无法通过尝试从事探测。利用量子技术，我们已经办理了这个题目。」
Valahu 说，这类似于在风洞中模仿飞机机翼周围的空气模式。
「我们的尝试不是这个进程的数字近似——这是对量子动力学以我们可以观看到的速率展开的间接模仿观看，」他说。
在光合作用等光化学反应中，植物从太阳获取能量，份子以闪电般的速率传递能量，形成称为圆锥形交叉点的交换区域。
这项研讨减慢了量子计算机的动力学速率，并揭示了与光化学中的圆锥形交叉相关的预测但从未见过的标志。
合著者和研讨小组负责人，来自化学学院和悉尼大学纳米研讨所的副教授 Ivan Kassal 表示：「这一令人兴奋的结果将帮助我们更好地理解超快动力学——份子如何在最快的时间标准上发生变化。
「在悉尼大学，我们可以运用全国最好的可编程量子计算机来从事这些尝试，这真是太棒了。」
用于从事尝试的量子计算机位于量子初创公司 Q-CTRL 的创始人 Michael Biercuk 教授的量子控制尝试室中。该尝试由 Ting Rei Tan 博士领导。
该研讨的合著者 Tan 说：「这是化学理论家和尝试量子物理学家之间的一次奇妙的合作。我们正在运用一种新的物理学方法来办理化学中长期存在的题目。」
参考内容：https://phys.org/news/2023-08-scientists-quantum-device-simulated-chemical.html