近日，悉尼大学的研究团队在量子计算领域取得了重要进展，首次成功利用真实分子进行了化学动力学的量子模拟，为化学和医学应用开辟了新的可能性。

长期以来，科学家们一直渴望能够实时观察原子如何相互作用形成新化合物或与光相互作用，这被视为量子技术的潜在应用方向。悉尼大学的量子化学家Ivan Kassal教授与“物理地平线”研究员Tingrei Tan博士，借助该校纳米科学中心的捕获离子量子计算机，通过一种新颖且资源高效的编码方案，实现了这一愿景。该研究将分子在光激发下的动态行为，包括超快的电子和振动变化，进行了精准模拟，这一过程传统计算机难以企及。

Kassal教授将这一进展比作登山：“过去，我们只知道起点、终点和需要爬升的高度，却无法预知具体路径。现在，我们能够模拟光与化学键之间相互作用的完整动态，就像能实时追踪登山者在山间的位置和能量一样。”

这一方法未来有望应用于模拟任何涉及光化学反应的动力学过程，如光合作用、紫外线引发的DNA损伤、光动力疗法以及癌症研究等。Tan博士指出：“在这些领域，我们对超快光诱导动力学的理解尚浅，而精确的模拟工具将大大加速新材料、药物或其他光活性分子的发现。”

值得注意的是，与以往仅模拟抽象动力学系统的研究不同，此次研究直接针对真实分子，如丙二烯和丁三烯，模拟了它们与光的相互作用。这一突破得益于研究团队采用的资源高效编码方案，仅需单个捕获离子，相比传统数字量子计算机所需资源大幅减少。Kassal教授表示：“若采用传统方法，需11个完美量子比特和30万个完美纠缠门，而我们的方法资源效率提高了百万倍。”

这一成果不仅证明了量子模拟真实复杂分子的可行性，更为理解光驱动化学现象提供了强大工具，应用前景广阔，涵盖从基础科学到先进医学疗法的多个领域。

悉尼大学研究团队的这一实验突破，标志着量子模拟技术在化学动力学研究中的重大进步，为未来的科学发现和创新应用奠定了坚实基础。

更多信息： Tomas Navickas 等人，《化学动力学的实验量子模拟》，《美国化学会志》(2025)。期刊信息： 美国化学会志