Kuantum bilgisayarı ışığa duyarlı moleküllerin atomik dinamiklerini ortaya koyuyor
Araştırmacılar Duke Üniversitesi ışığı soğuran moleküllerin gelen fotonlarla etkileşiminde kuantum etkisini gözlemlemek için yeni bir yöntem uyguladılar. Konik kesişme olarak bilinen etki, moleküllerin farklı konfigürasyonlar arasında geçiş yapmak için alabileceği yollara sınırlamalar getiriyor.
Yöntem, kuantum hesaplama alanındaki araştırmalardan geliştirilen bir kuantum simülatöründen yararlanıyor ve kimyada fotosentez, görme ve fotokataliz gibi süreçler için kritik olan uzun süredir devam eden temel bir soruyu ele alıyor. Bu aynı zamanda kuantum hesaplamadaki ilerlemelerin temel bilimi araştırmak için nasıl kullanıldığının bir örneğidir.
Araştırma kısmen aşağıdakiler tarafından desteklenmiştir: iki hibeler ABD Ulusal Bilim Vakfı’ndan; sonuçlar şurada görünür Doğa Kimyası.
Duke mühendisi Kenneth Brown, “Kuantum kimyacıları bu konik kesişme olgusuyla karşılaşır karşılaşmaz, matematik teorisi birinden diğerine ulaşılamayan belirli moleküler düzenlemelerin olduğunu söyledi” dedi. “Geometrik faz olarak adlandırılan bu kısıtlamanın ölçülmesi imkansız değil, ancak kimse bunu yapmayı başaramadı. Bir kuantum simülatörü kullanmak bize onu doğal kuantum varlığında görmenin bir yolunu verdi.”
Kuantum etkisini ölçmek her zaman zor olmuştur çünkü hem kısa ömürlü hem de atom ölçeğinde küçüktür. Sistemde meydana gelecek herhangi bir aksaklık ölçüme engel olacaktır. Daha büyük konik kesişim olgusunun birçok küçük parçası incelenip ölçülürken, geometrik aşama her zaman araştırmacıların gözünden kaçmıştır.
Araştırmacılar, vakumdaki yüklü atomları manipüle etmek için lazer kullanan ve yüksek düzeyde kontrol sağlayan beş iyonlu bir kuantum bilgisayar kullandılar. Tutsak iyonların kuantum dinamikleri bir molekülünkinden milyarlarca kat daha yavaş olduğundan, bilim insanları eylem halindeki geometrik fazın doğrudan ölçümlerini yapabildiler.
Brown, deneyin, günümüzün ilkel kuantum bilgisayarlarının bile karmaşık kuantum sistemlerinin iç işleyişini nasıl modelleyebildiğinin ve ortaya çıkarabildiğinin bir örneği olduğunu söylüyor.
Brown, “Tutsak iyonların güzelliği, karmaşık ortamdan kurtulmaları ve sistemi bu ölçümleri yapabilecek kadar temiz hale getirmeleridir” dedi.