Классические компьютеры справились с задачей для квантовой химии

Учёные показали, что расчёт ключевой молекулы азотфиксации возможен без квантовых технологий.

В научном сообществе долгое время считалось, что некоторые задачи квантовой химии невозможно решить без использования квантовых компьютеров. В первую очередь это касалось моделирования сложных молекул, играющих важную роль в биологических процессах. Однако недавние исследования показали, что по крайней мере одна из таких задач может быть решена с помощью классических вычислительных методов, сообщает портал «boda».

Речь идёт о молекуле FeMoco, которая является активным центром фермента нитрогеназы. Благодаря этому соединению определённые бактерии способны превращать атмосферный азот в аммиак. Процесс азотфиксации имеет ключевое значение для экосистем, поскольку именно он обеспечивает растения доступным азотом и поддерживает существование пищевых цепочек.

Механизм работы FeMoco остаётся предметом активных исследований на протяжении десятилетий. Учёные связывают с его изучением перспективы создания более энергоэффективных способов производства удобрений. В настоящее время промышленный синтез аммиака требует значительных энергоресурсов и сопровождается выбросами в атмосферу.

Сложность FeMoco связана с наличием в её структуре атомов железа и молибдена, электроны которых демонстрируют нестандартное поведение. Это делает расчёты крайне ресурсоёмкими и долгое время ограничивало возможности классических методов квантовой химии. По этой причине молекулу часто приводили как пример задачи, ориентированной на будущее развитие квантовых компьютеров.

В начале 2026 года исследовательская группа опубликовала работу, в которой показала, что одну из распространённых моделей FeMoco удалось рассчитать на обычном компьютере. Применение современных алгоритмов и приближённых методов позволило получить энергию основного состояния с химической точностью, достаточной для практических выводов.

Авторы подчёркивают, что расчёты касались не реальной молекулы в живом организме, а её модели, давно используемой в научных публикациях. Тем не менее именно она считалась слишком сложной для классических вычислений.

Полученный результат указывает на то, что граница между возможностями классических и квантовых вычислений может пересматриваться. Это открывает дополнительные перспективы для исследований в области азотфиксации и прикладной химии без ожидания появления полноценных квантовых машин.