Estás leyendo la publicación: Los algoritmos cuánticos podrían investigar moléculas más grandes
Un equipo de Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) pudo calcular los orbitales de electrones y su desarrollo dinámico en el ejemplo de una molécula pequeña después de la excitación de un pulso láser. Según los expertos, este método podría ayudar a investigar moléculas más grandes que no se pueden calcular con métodos convencionales.
El nuevo desarrollo ayuda a hacer avanzar las computadoras cuánticas, lo que podría reducir drásticamente los tiempos de cómputo para problemas complejos.
La investigación fue publicada en el Revista de teoría química y computación.
Desarrollo de algoritmos cuánticos
Annika Bande dirige un grupo de química teórica en HZB.
“Estos algoritmos de computadora cuántica se desarrollaron originalmente en un contexto completamente diferente. Los usamos aquí por primera vez para calcular las densidades electrónicas de las moléculas, en particular también su evolución dinámica después de la excitación por un pulso de luz”, dice Bande.
Fabian Langkabel es parte del grupo.
“Desarrollamos un algoritmo para una computadora cuántica ficticia y completamente libre de errores y lo ejecutamos en un servidor clásico que simula una computadora cuántica de diez Qbits”, dice Langkabel.
El equipo de científicos limitó su estudio a moléculas más pequeñas, lo que les permitió realizar los cálculos sin una computadora cuántica real. También podrían compararlos con los cálculos convencionales.
Beneficios sobre los métodos convencionales
Los algoritmos cuánticos producen los resultados que buscaba el equipo. A diferencia de los cálculos convencionales, los algoritmos cuánticos podrían calcular moléculas más grandes con futuras computadoras cuánticas.
“Esto tiene que ver con los tiempos de cálculo. Aumentan con el número de átomos que componen la molécula”, continúa Langkabel.
Cuando se trata de métodos convencionales, el tiempo de cálculo se multiplica con cada átomo adicional. Pero este no es el caso de los algoritmos cuánticos, ya que se vuelven más rápidos con cada átomo adicional.
El nuevo estudio demuestra cómo calcular las densidades de electrones y su “respuesta” a las excitaciones con luz por adelantado. También utiliza resoluciones espaciales y temporales muy altas.
El método permite simular y comprender procesos de descomposición ultrarrápidos, que son importantes para las computadoras cuánticas que consisten en “puntos cuánticos”. También permite realizar predicciones sobre el comportamiento físico o químico de las moléculas, que podría tener lugar durante la absorción de la luz y la transferencia de cargas eléctricas.
Todo esto ayuda a facilitar el desarrollo de fotocatalizadores para la producción de hidrógeno verde con la luz solar y proporciona una mejor comprensión de los procesos en las moléculas receptoras sensibles a la luz en el ojo.
