該研究基于2023年突破 —— 科學家曾將抽象量子動力學過程放慢千億倍進行模擬。

悉尼大學研究團隊取得重大突破，首次利用量子計算機模擬真實分子的實時化學動力學過程。這項里程碑式成就標志著量子計算最具前景的應用之一 —— 解析原子如何相互作用形成新化合物或與光發生反應 —— 邁出了關鍵一步。

在量子化學家伊萬·卡薩爾教授與物理學科Horizon學者譚廷瑞（音譯）博士的帶領下，這項僅用單個囚禁離子實現的突破，或將推動醫學、能源與材料科學的量子化變革。相關成果發表于《美國化學會志》。

突破靜態局限：捕捉分子動態行為

此前量子計算機主要限于計算分子靜態特性（如能級），而復雜的實時動態行為始終難以捕捉。新研究通過模擬分子受光激發后的超快電子與振動變化，突破了這一限制 —— 這些過程傳統計算機既難精確建模又難快速處理。

卡薩爾用登山作比："了解起點、終點和攀登高度是一回事，但這無助于理解行進路徑。我們的新方法能完整模擬光與化學鍵相互作用的動態過程，就像隨時掌握登山者的位置與能量狀態。"

光驅動科學的飛躍

該技術為模擬光參與的所有化學反應與動力學打開大門，應用前景涵蓋：理解光合作用與紫外線致DNA損傷、推進光動力癌癥療法、優化防曬配方、提升太陽能技術等。譚廷瑞指出："這些領域的超快光誘導過程認知尚淺，精準模擬工具將加速新材料、藥物及光活性分子的發現。"

研究團隊在2023年曾通過將抽象量子動力學放慢千億倍進行模擬。譚廷瑞表示："本次我們將該方法應用于三種真實分子受光激發后的動力學模擬。雖然這些分子可用經典超算模擬，但更復雜分子將超出其能力范圍 —— 量子技術能模擬所有經典計算無法企及的復雜性。"

真實分子，真實影響

與早期聚焦抽象模型的研究不同，本次實驗成功模擬了丙二烯（C?H?）、丁三烯（C?H?）和吡嗪（C?N?H?）等真實分子與光的相互作用，驗證了該方法復制真實化學過程的能力。

最令人矚目的是技術的超高效率：團隊僅用單個囚禁離子就完成模擬，資源消耗僅為傳統數字量子計算機的百萬分之一。卡薩爾解釋："用常規量子計算方法需11個完美量子比特和30萬次無瑕疵糾纏門操作，而我們的方案能以極少資源研究復雜化學動力學。"

這項突破不僅驗證了量子模擬的可行性，更為理解光與物質相互作用提供了革命性工具，或將重塑多個科學領域的研發范式。

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