Pesquisadores realizam simulação quântica de reações moleculares com um único átomo

Pesquisadores da Universidade de Sydney realizaram simulações quânticas de moléculas usando um único íon de ytterbium, uma conquista que promete acelerar o caminho para a vantagem quântica. O estudo foi publicado em 14 de maio na Journal of the American Chemical Society.

A pesquisa marca um avanço significativo na simulação de reações químicas, permitindo que um único átomo realize simulações complexas que antes exigiam múltiplos qubits. Ting Rei Tan, físico quântico experimental, destacou que essa abordagem é incrivelmente eficiente em termos de hardware. O íon de ytterbium consegue codificar informações que normalmente estariam distribuídas entre vários qubits.

Os cientistas simularam o comportamento de três moléculas orgânicas — allene, butatrieno e pirazina — quando expostas a um fóton, uma partícula de luz. Essa interação desencadeia uma série de eventos que afetam a movimentação dos átomos e a excitação dos elétrons nas moléculas. Compreender esses processos pode ajudar na criação de moléculas mais eficientes, como em painéis solares ou protetores solares.

Método Inovador

Os pesquisadores utilizaram campos elétricos pulsantes para codificar diferentes parâmetros em um único íon de ytterbium. As excitações dos elétrons da molécula correspondiam a excitações em um dos elétrons do íon. Além disso, a equipe manipulou o íon com pulsos de laser para ajustar as interações entre os estados, permitindo que o íon evoluísse ao longo do tempo e mimetizasse o comportamento das moléculas após a interação com a luz.

Alán Aspuru-Guzik, químico computacional da Universidade de Toronto, elogiou o trabalho, afirmando que é um "tour-de-force" que ficará na história da computação quântica. Essa pesquisa abre novas possibilidades para a simulação de reações químicas complexas, um passo crucial para o desenvolvimento de tecnologias quânticas mais avançadas.