量子计算机以千亿分之一的慢速度揭晓化学反应

发布时间：2023-08-30 10:00:34 所属栏目：外闻来源：互联网

导读： 　　利用了全新的“量子的”概念后———相比于我们熟知的、能够轻松地解决大部分问题的 “通用”计算机而言 - ，澳洲科学家的团队现已采用这种新型电

　　利用了全新的“量子的”概念后———相比于我们熟知的、能够轻松地解决大部分问题的 “通用”计算机而言 - ，澳洲科学家的团队现已采用这种新型电脑设备来进行一些其他手段难以实现的“观测工作”——这些信息因为其频率太高以至于普通人类眼睛根本无从感知。该团队设法将分子相互作用的速度降低了1000亿倍，以了解普通化学反应的真实情况。

　　原子和分子的微观世界非常难以研究，不仅因为一切都很小，而且因为它们发生的速度比我们的眼睛能看到的要快得多。例如，化学键可以在飞秒（千万亿分之一秒）的尺度上形成和断裂。这使得人们很难准确理解在一些关键过程中发生了什么。

　　在这项新研究中，悉尼大学的研究人员使用量子计算机来减慢这些超高速过程中的一个。他们目睹了单个原子在遇到一个被称为“圆锥形相交”的几何结构时会发生什么，这种几何结构在光合作用等化学反应中很常见。几十年来，科学家们一直试图直接观察这些过程。

　　利用一个捕获离子量子计算机，研究小组将这个问题映射到一个相当小的量子设备上，这使得他们将这个过程的速度降低了惊人的1000亿倍。这使它降低到现有技术可以观察和测量的速度。

　　该研究的联合首席作者瓦妮莎·奥拉亚·阿古德洛说：“在自然界中，整个过程在飞秒内就结束了。使用我们的量子计算机，我们建立了一个系统，使我们能够将化学动力学从飞秒减慢到毫秒。这使我们能够进行有意义的观察和测量。这是前所未有的。”

　　尽管这个情况似乎只是一些简单的模仿表演，但是该组织声称这次行动更加类似一次有控制的实验环境，类似于对飞机制动学进行研究的风洞实验室中所做的操作。

　　该研究的联合主要作者克里斯托弗·瓦拉胡博士说：“我们的实验并不是对这一过程的数字近似 —— 这是对以我们可以观察到的速度展开的量子动力学的直接模拟观测。”

　　在这类实验中使用量子计算机，可以帮助科学家更好地理解分子相互作用的快节奏世界，这反过来也可以为一系列领域的进步提供信息。

　　瓦妮莎·奥拉亚·阿古德洛说：“通过了解分子内部和分子之间的这些基本过程，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。它还可以帮助改善其他依赖于分子与光相互作用的过程，比如烟雾是如何产生的，臭氧层是如何被破坏的。”等等。研究人员希望这项工作能够为未来的太空探索提供一个全新的视角，从而使我们能够更好地理解地球大气层的形成和演化。”他说。

（编辑：成都站长网）

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