Retardando reações químicas: nova pesquisa da Universidade de Sydney

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Uma nova pesquisa da Universidade de Sydney aplica um computador quântico para desacelerar reações químicas.

By Kenna Hughes-Castleberry postado em 29 de agosto de 2023

Uma das aplicações potenciais mais discutidas para o futuro da computação quântica é química e design de drogas. Os especialistas especulam que os computadores quânticos podem ajudar a simular testes de medicamentos e modelar reações químicas com precisão extra. Uma nova pesquisa da Universidade de Sydney, na Austrália, revela alguns dos primeiros avanços na computação quântica para a química, já que os pesquisadores usaram um computador quântico para desacelerar uma reação química em 100 bilhões de vezes, sendo capazes de observar um processo crítico como resultado. Suas descobertas, publicadas em Química da Natureza, sugerem que este processo poderia ser usado para analisar outras reações químicas com precisão sem precedentes.

Ao desacelerar a reação, os cientistas conseguiram observar um padrão de interferência causado por um único átomo sendo influenciado por uma estrutura conhecida como “interseção cônica.” Na química, essa forma geométrica é bastante comum e pode influenciar processos importantes na química, como a fotossíntese nas plantas.

Durante décadas, os pesquisadores têm trabalhado para visualizar interseções cônicas e outros processos geométricos com pouco sucesso.

Para superar esse problema, os pesquisadores da Universidade de Sydney usaram um computador quântico de íons aprisionados para mapear a reação química e depois retardá-la por um fator significativo. “Na natureza, todo o processo termina em femtossegundos”, explicou o pesquisador Olaya Agudelo, da Escola de Química da Universidade de Sydney, em um comunicado de imprensa recente. “Isso é um bilionésimo de milionésimo – ou um quatrilionésimo – de segundo. Usando nosso computador quântico, construímos um sistema que nos permitiu desacelerar a dinâmica química de femtossegundos para milissegundos. Isso nos permitiu fazer observações e medições significativas.”

O computador quântico utilizado para este experimento pertence ao Laboratório de Controle Quântico, dirigido pelo Dr. Michael Biercuk, professor da Universidade de Sydney e fundador da Q-CTRL, uma start-up de computação quântica. Ao se unirem a pesquisadores da Escola de Química, os cientistas conseguiram observar as assinaturas de interseções cônicas como nunca antes.

“Esta é uma colaboração fantástica entre teóricos da química e físicos quânticos experimentais”, disse o Dr. Ting Rei Tan, pesquisador principal do estudo, no comunicado. “Estamos usando uma nova abordagem na física para resolver um problema de longa data na química.”

Kenna Hughes-Castleberry é redatora da Inside Quantum Technology e comunicadora científica da JILA (uma parceria entre a University of Colorado Boulder e o NIST). Suas batidas de escrita incluem tecnologia profunda, computação quântica e IA. Seu trabalho foi apresentado na Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica e muito mais.