Международная команда квантовых физиков научилась моделировать процессы, которые могут помочь в расшифровке механизмов фотосинтеза. Создав при температуре почти абсолютного нуля систему на основе всего одного сверхпроводящего кубита, исследователи смогли вывести квантовомеханическое моделирование природных процессов на новый уровень сложности и приближенности к реальным механизмам.
«Группа международных учёных из НИТУ «МИСиС», Российского квантового центра, Университета Карлсруэ и Университета Майнца из Германии при активном участии руководителя лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ "МИСиС", профессора Алексея Устинова, продемонстрировала возможности решения целого ряда фундаментальных проблем квантовой физики и квантовой химии, связанных с взаимодействием света и вещества, – отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова. – Системы на основе сверхпроводящих кубитов позволяют решать задачи, с которыми обычные суперкомпьютеры справиться не могут».
Как пояснил один из авторов исследования, руководитель лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» профессор Алексей Устинов, речь идет о системах с сильным взаимодействием света и вещества, когда сила этого взаимодействия сравнима с величиной перехода между энергетическими уровнями, сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию Planet Today. Дело в том, что когда это взаимодействие слабое, то существуют приближенные методы, которыми такие задачи можно посчитать на компьютере – вычислить энергии квантовых состояний и увидеть изменения в системе. Но в природе существуют процессы, когда взаимодействие между светом и веществом никак нельзя считать слабым. Например, фотосинтез. В процессе фотосинтеза поглощается квант света – фотон, и его энергия при взаимодействии с веществом поглощается почти полностью. КПД этого процесса больше 50%. Это очень высокоэффективный процесс преобразования энергии света в энергию, хранящуюся в материи. И в новой области, которая уже получила название «квантовая биология», существует положение, что подобные процессы связаны с квантовомеханическим преобразованием энергии за счет очень сильного взаимодействия между светом и веществом.
