U petak 5. travnja u dvorani Knjižnice Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti Odbor za kemiju Razreda za matematičke, fizičke i kemijske znanosti HAZU organizirao je predavanje pod naslovom Simuliranje kemije na kvantnim računalima koje je održao prof. dr. sc. Ivan Kassal sa Sveučilišta u Sydneyu.

Krajnji cilj računalne kemije je moći izračunati svojstva bilo koje molekule, materijala ili kemijske reakcije i time smanjiti potrebu za eksperimentalnim isprobavanjem metodom pokušaja i pogreške. Glavna prepreka ovom istraživačkom programu je što računalna sredstva trenutno potrebna za najtočnije izračune brzo rastu s veličinom sustava koji se simulira, što je problem koji nastaje zbog teškoća u prikazivanju punog kvantno-mehaničkog kretanja elektrona i jezgara na normalnim računalima.

U ovom predavanju prof. Kassal objasnit će moć kvantnih računala u rješavanju ovog problema, što bi omogućilo kemijske simulacije koje su eksponencijalno brže od trenutno mogućih. Temeljna prednost kvantnih računala je što mogu prirodno prikazati kvantna stanja, omogućavajući učinkovitije pohranjivanje i manipulaciju kemijskim informacijama. Zbog toga, kemija se smatra prvim stvarnim problemom u kojem se očekuje da će kvantna računala nadmašiti konvencionalna. Također će opisati nedavne rezultate njegovog tima o analognim kvantnim simulatorima, koji bi za dodatan red veličine smanjili potrebne kvantne resurse za simulaciju kemije [1]. Pokazali su da kvantna računala na bazi ionskih stupica mogu simulirati kemijsku dinamiku tako da koriste kretanje zarobljenih iona za prikaz kretanja jezgara. Eksperimentalne demonstracije ovog pristupa su dovele do najbolje kvantne simulacije spektroskopije do danas [2] i prvog izravnog opažanja interferencije uzrokovane geometrijskom fazom u dinamici oko koničnog presjeka u bilo kojem sustavu [3].

[1] MacDonell, Dickerson, Birch, Kumar, Edmunds, Biercuk, Hempel, Kassal, Chemical Science 12, 9794 (2021).
[2] MacDonell, Navickas, Wohlers-Reichel, Valahu, Millican, Currington, Biercuk, Tan, Hempel, Kassal, Chemical Science 14, 9439 (2023).
[3] Valahu, Olaya-Agudelo, MacDonell, Navickas, Rao, Millican, Pérez-Sánchez, Yuen-Zhou, Biercuk, Hempel, Tan, Kassal, Nature Chemistry 15, 1503 (2023).