科学家们首次观察到了量子化学中常见的相互作用,通过使用和电脑一样多以比正常速度慢 1000 亿倍的速度跟踪进程。
被称为圆锥形交叉点, 相互作用早已为人所知,但通常仅在飞秒? 千万亿分之一秒? 使得直接观察无法进行。
来自澳大利亚悉尼大学和加州大学圣地亚哥分校的一个研究小组使用被困在场中的带电粒子来监测反应,使他们能够跟踪相对永恒的过程版本。

“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,”说Vanessa Olaya Agudelo,来自悉尼大学化学学院。
“这使我们能够进行有意义的观察和测量。这是以前从未做过的。”
圆锥形交叉描述了分子内部势能表面之间能量的快速转移。 因此,最好使用量子物理学的语言和数学来描述它们,涉及重叠场和粒子行为的变化波。
用化学术语来说,量子反应控制着各种情况下的光反应,比如光合作用以及人眼的反应。
使当前这项研究成为可能的是科学家们能够使用一种特殊的方式将电子状态的变化映射到系统的特征上。俘获离子量子计算机,其中电场进行捕获,激光进行操纵。
一旦执行了这个复杂的过程,团队就能够放慢一切,以便可以观察到。 科学家们将其与对飞机机翼进行空气动力学观察进行了比较在风洞中。
“我们的实验不是该过程的数字近似?这是对量子动力学以我们可以观察到的速度展开的直接模拟观察,”说Christophe Valahu,来自悉尼大学物理学院。
由于圆锥形交叉点在光化学,这项新研究将在许多研究领域发挥巨大作用。 它展示了如何通过来自不同科学领域的研究人员的共同努力找到新的见解。
更普遍,量子计算机当它发生时,有很多承诺来模拟各种反应和相互作用。 更好地了解最快和最小的事件意味着我们可以更好地了解如何利用它们。
“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充满可能性的新世界,”说奥拉亚·阿古德洛.
“它还可以帮助改善依赖分子与光相互作用的其他过程,例如烟雾是如何产生的,或者是如何产生的。臭氧层已损坏。”
该研究发表于自然化学。