量子計算機助科學家放慢化學反應

參考消息網9月6日報道據美國趣味科學網站9月4日報道，科學家首次直接觀測到對光合作用等基本化學反應至關重要的分子“舞蹈”。他們之所以能做到這一點，是因為他們利用量子計算機將化學反應的速度令人難以置信地放慢了1000億倍。

8月28日發表在英國《自然·化學》月刊上的這項新研究，聚焦一種被稱為錐形交叉的分子相互作用。錐形交叉的作用有幾分像電子態之間的漏斗，為快速轉換創造條件，進而引發化學反應。錐形交叉發生在許多化學反應中，包括常見的光合作用和發生在視網膜中的光探測反應。

然而，由于這些化學反應發生得太快，科學家們從未觀察到正在進行中的錐形交叉。為此，澳大利亞悉尼大學的研究人員使用了一種名為俘獲離子量子計算機的裝置，把量子鎖定在電場中，并用激光操縱它們。

該研究報告的作者之一、化學博士生瓦妮薩·奧拉亞·阿古德洛在一份聲明中說：“在自然界中，整個過程在幾飛秒內結束。一飛秒為千萬億分之一秒。利用我們的量子計算機，我們建立了一個系統，使我們能夠將化學反應的速度從以飛秒計算減慢到以毫秒計算。”

減慢化學反應速度使研究人員能夠在反應發生時對其進行有意義的測量。

研究報告的合著者、悉尼大學物理學家克里斯托夫·瓦拉胡在聲明中說：“我們的實驗并不是這個過程的數字近似物——這是對以我們能觀察到的速度展開的量子力學過程進行的直接模擬觀測。”

研究人員說，了解這些超高速力學過程或許能讓大家對多種用途的化學反應有新見解。

阿古德洛說：“通過了解分子內部和分子之間的這些基本過程，我們可以在材料科學、藥物設計或太陽能收集等方面開辟一個充滿可能性的新世界。它還可以幫助改善其他依賴分子與光的相互作用的過程，比如霧霾形成過程，或者臭氧層被破壞的過程。”（編譯/王海昉）