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Mithilfe eines Quantencomputers: Wissenschaftler beobachten chemische Reaktion in Zeitlupe

Wissenschaftler der Universität Sydney haben einen Quantencomputer auf eine völlig neue Weise eingesetzt. So konnten sie einen chemischen Reaktionsprozess um das 100-Milliardenfache verlangsamen – was noch nie zuvor gelungen ist.

1 Min. Lesezeit
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Erstmals haben Wissenschaftler mithilfe eines Quantencomputers eine chemische Reaktion beobachtet. (Foto: Mongkolchon Akesin / shutterstock)

Chemische Reaktionen sind nur schwer zu erforschen. Atome und Moleküle sind nicht nur sehr klein, sondern auch viel zu schnell für das menschliche Auge. Um eine molekulare Interaktion besser beobachten zu können, haben Wissenschaftler der Universität Sydney deshalb einen Quantencomputer eingesetzt.

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So gelang es dem Team, den Prozess um das 100-Milliardenfache zu verlangsamen. Die Forschungsergebnisse wurden am 28. August in der Zeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht. Zudem haben die Wissenschaftler ihre Arbeit in einem Video beschrieben.

Konkret hat das Forscherteam beobachtet, was mit einem einzelnen Atom passiert, wenn es auf eine geometrische Struktur trifft. Das hat eine sogenannte konische Kreuzung zur Folge. In der Natur, beispielsweise wenn Moleküle während der Photosynthese Energie übertragen, dauert dieser Prozess nur Femtosekunden, ein Billionstel einer Millionstel-Sekunde. Der Quantencomputer hat die konische Kreuzung jedoch auf ein Tempo von Millisekunden verlangsamt. „Das hat es bisher noch nie gegeben“, sagte Vanessa Olaya Agudelo, Mitautorin der Studie und Doktorandin an der Universität Sydney.

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Beobachtungen mit Quantencomputern könnten bahnbrechend sein

Laut Christophe Valahu, ebenfalls Mitautor der Studie, könnte der Einsatz von Quantencomputern für diese Art von Experimenten Wissenschaftlern in Zukunft helfen, molekulare Wechselwirkungen besser zu verstehen.

„Unser Experiment war keine digitale Annäherung an den Prozess – es war eine direkte analoge Beobachtung der Quantendynamik“, machte Valahu außerdem deutlich. Das Experiment lasse sich somit noch auf viele weiteren chemische Prozesse anwenden.

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Zudem eröffne das neu gewonnene Verständnis der grundlegenden Prozesse in und zwischen Molekülen vielfältige neue Möglichkeiten in unterschiedlichsten Bereichen. So könnte man die Beobachtungen und Messungen laut Valahu zur Optimierung von Materialforschung, Medikamentenentwicklung oder gar der Erzeugung von Solarenergie verwenden.

Es bleibt abzuwarten, welche chemischen Erkenntnisse der Quantencomputer in Zukunft tatsächlich liefern wird.

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