جزيء الماء يشبه دمبلًا صغيرًا: ذرتا هيدروجين مرتبطتان بذرة أكسجين بزاوية. هذا الدمبل لا يبقى ثابتًا — بل يتمدد وينضغط ويدور. لكل حركة من هذه الحركات طاقة خاصة، مثل درجات سلم. لفهم كيف يمتص الماء الضوء أو يشارك في التفاعلات الكيميائية، يجب معرفة ارتفاع هذه الدرجات.
الحاسوب التقليدي يحسب هذه الدرجات، لكنه سرعان ما يصطدم بجدار: عدد الحركات الممكنة يتزايد كالانهيار الجليدي. الحاسوب الكمومي يعمل بشكل مختلف. يمكنه أن يبقي في ذهنه العديد من الاحتمالات في آن واحد، مثل طباخ ماهر يراقب عدة أوانٍ في نفس الوقت. في هذا العمل، تولى الحاسوب الكمومي بالأيونات المحاصرة الجزء الأصعب — اختيار الحركات الرئيسية للجزيء. قام بمحاكاتها عبر الزمن وراقب أيها يظهر أكثر. هكذا حصل على قائمة قصيرة بالحالات المهمة.
بعد ذلك، تدخل الحاسوب التقليدي. بنى من الحالات المختارة جدولًا من الأرقام ووجد مستويات الطاقة المطلوبة. كانت الدقة جيدة: الخطأ في عدة سنتيمترات مقلوبة — هذا مثل قياس ارتفاع درجة بخطأ يساوي سمك شعرة. بالنسبة للدرجات المنخفضة، تطابقت النتيجة تقريبًا مع الحسابات الدقيقة.
بهذه الطريقة، ساعد الحاسوب الكمومي لأول مرة في حساب كيف يهتز جزيء الماء ويدور. هذه ليست مجرد خدعة: الماء أساس الحياة، ووصفه الدقيق ضروري في الكيمياء والفيزياء الفلكية وحتى في البحث عن أدوية جديدة. الآلات الكمومية بدأت للتو في فهم مثل هذه المسائل، وكل درجة يتم حلها تقربها من العمل الحقيقي.
يمكن لجزيء الماء أن يدور بثلاث طرق مختلفة، ولكل منها طاقتها الخاصة — مثل قمة دوارة تدور حول محاور مختلفة.
في قصة ستانيسلاف ليم «الرحلة الرابعة عشرة»، يلتقي الأبطال بمحيط ذكي يتكون من الماء — المعرفة الدقيقة بخصائصه الكمومية قد تساعد في فهم مثل هذا الشكل من الحياة.