Quantencomputer ermöglicht Beobachtung einer chemischen Reaktion in Zeitlupe

An der Universität Sydney ist es Forscher:innen erstmals gelungen, einen chemischen Reaktionsprozess um das 100-Milliardenfache zu verlangsamen und zu beobachten. Ermöglicht wurde diese Weltpremiere durch einen Quantencomputer.

Researcher watching chemical reaction after adding test material into flask

Chemische Reaktion massiv verlangsamt

Die Erforschung chemischer Reaktionen ist nicht ganz einfach. Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Atome und Moleküle sind nicht nur sehr klein, sondern bewegen sich auch viel zu schnell für das menschliche Auge. Forscher:innen der Universität Sydney haben daher einen Quantencomputer eingesetzt, um molekulare Interaktionen beobachten zu können. Mit seiner Hilfe konnten sie einen chemischen Prozess um das 100-Milliardenfache zu verlangsamen.

Das Team beobachtete, was mit einem einzelnen Atom passiert, wenn es auf eine geometrische Struktur trifft. Die Folge ist eine sogenannte konische Kreuzung. Dieser Prozess tritt auch in der Natur auf, etwa wenn Moleküle im Rahmen der Photosynthese Energie übertragen. Dort dauert er wenige Femtosekunden, also nur weniger Billionstel einer Sekunde. Dem Quantencomputer gelang es allerdings, diesen Prozess so zu verlangsamen, dass er innerhalb weniger Millisekunden ablief. Es handelt sich um eine Weltpremiere. So langsam ließ sich eine chemische Reaktion bisher nicht beobachten.

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Erkenntnisse in vielen Bereichen

Der Einsatz von Quantencomputern für diese Art von Experimenten könnte Wissenschaftler:innen in Zukunft helfen, die Zusammenhänge und Vorgänge hinten molekularen Wechselwirkungen. besser zu verstehen. „Unser Experiment war keine digitale Annäherung an den Prozess – es war eine direkte analoge Beobachtung der Quantendynamik„, so Christophe Valahu, Mitautor der Studie. Es lasse sich somit auf weitere chemische Prozesse anwenden.

Das neu gewonnene Verständnis der grundlegenden Prozesse, die in und zwischen Molekülen ablaufen, bietet vielfältige Möglichkeiten, etwa Optimierungen im Bereich Materialforschung, Medikamentenentwicklung oder sogar der Erzeugung von Solarenergie.

via University of Sydney