Lorsque deux noyaux atomiques entrent en collision, le résultat dépend de leur énergie et de l'angle de dispersion des fragments. Habituellement, de tels calculs exigent d'énormes puissances de calcul, et la précision se heurte à des approximations. Les auteurs proposent une autre voie : transférer le problème sur un ordinateur quantique, qui décrit naturellement la mécanique quantique.
L'idée est simple comme un jeu de billard. L'état initial est constitué de deux « boules » (paquets d'ondes) qui se dirigent l'une vers l'autre. L'ordinateur quantique calcule honnêtement leur évolution dans le temps, comme si l'on filmait la collision image par image. Ensuite, on prend le recouvrement entre les paquets entrants et sortants, et la transformée de Fourier donne la matrice de diffusion à l'énergie voulue. De là, on obtient les sections efficaces des réactions élastiques et inélastiques.
La méthode a été testée numériquement sur des exemples de diffusion élastique et inélastique, et les résultats coïncident avec les calculs exacts. Ce qui est particulièrement précieux, c'est que l'approche s'étend facilement à des systèmes comportant un grand nombre de particules — dès que des ordinateurs quantiques tolérants aux pannes seront disponibles, elle deviendra un outil pratique pour la physique nucléaire et la chimie.
Le théorème optique relie la section efficace totale de diffusion à l'amplitude de diffusion vers l'avant. Cela signifie qu'en mesurant simplement la probabilité de passer sans déviation, on peut savoir à quelle fréquence les particules interagissent en général.
Dans la série « The Expanse », les moteurs à fusion des vaisseaux exigent une connaissance précise des réactions nucléaires. Les ordinateurs quantiques pourraient accélérer le développement de telles technologies.