Natuurkundigen hebben het vermogen van algoritmen voor fouttolerante kwantumcomputers bestudeerd om gecontroleerde simulaties te simuleren
Aanvankelijk kwantumcomputeralgoritmenontwikkeld in een compleet andere context. Als onderdeel van het nieuwe onderzoek werden ze voor het eerst gebruikt om de elektronendichtheid van moleculen te berekenen, in het bijzonder hun dynamische evolutie na excitatie door een lichtpuls.
Wetenschappers hebben een algoritme ontwikkeld voor een fictieve,een volledig foutloze kwantumcomputer. Vervolgens voerden ze het uit op een klassieke server, die een kwantumcomputer van tien qubit simuleert. Natuurkundigen beperkten het onderzoek tot kleinere moleculen om berekeningen uit te voeren zonder een echte kwantumcomputer en deze te vergelijken met conventionele berekeningen.
Kwantumalgoritmen gaven de verwachte resultaten. Ze bleken ook geschikt om met toekomstige kwantumcomputers veel grotere moleculen te berekenen.
Berekeningen hielpen wetenschappers bij het bepalen van de concentratieelektronen en hun verandering na excitatie met hoge ruimtelijke en temporele resolutie. Hier wordt, aan de hand van het voorbeeld van een lithiumhydridemolecuul, de verschuiving van de elektronendichtheid van cyanide (rood) naar lithium (groen) tijdens een laserpuls weergegeven. Bron: F. Langkabel / HZB
Als onderdeel van het onderzoek hebben wetenschappers aangetoondeen nieuwe manier om de elektronendichtheid en hun ‘reactie’ op lichtexcitatie vooraf te berekenen met een zeer hoge ruimtelijke en temporele resolutie. Dit maakt bijvoorbeeld het modelleren en begrijpen van ultrasnelle vervalprocessen mogelijk. Ze zijn cruciaal in kwantumcomputers die zijn gemaakt van zogenaamde kwantumdots.
Bovendien hebben wetenschappers het mogelijk gemaakt om het fysische of chemische gedrag van moleculen te voorspellen. Bijvoorbeeld tijdens de absorptie van licht en de daaropvolgende overdracht van elektrische ladingen.
Op de lange termijn zal dit de ontwikkeling vergemakkelijkenfotokatalysatoren voor de productie van groene waterstof door zonlicht of zullen helpen de processen in de moleculen van lichtgevoelige receptoren in de ogen van mensen en andere soorten te begrijpen.
Lees verder:
Een magnetische storm staat op het punt de aarde te raken
Creëerde een navigatiesysteem dat nauwkeuriger is dan GPS
Een oud amulet herschreef de geschiedenis van Europa's meest mysterieuze taal