"Compreender as propriedades moleculares estáticas é como conhecer os pontos de partida e chegada de uma caminhada na montanha, mas simular a dinâmica química exige uma compreensão de cada curva e reviravolta ao longo do caminho", explica o Professor Ivan Kassal. Numa conquista notável, pesquisadores da Universidade de Sydney, Austrália, simularam com sucesso as interações ultrarrápidas da luz com moléculas reais usando um computador quântico de íons aprisionados. Este avanço, anunciado em 2024, marca um progresso significativo na computação quântica e na química.
Os computadores tradicionais lutam para modelar esses processos rápidos devido aos imensos recursos computacionais necessários. A abordagem inovadora da equipe da Universidade de Sydney usa um método de simulação quântica analógica altamente eficiente em recursos. Este método condensa a simulação em significativamente menos recursos de hardware, tornando-o aproximadamente um milhão de vezes mais eficiente do que os métodos de computação quântica padrão.
Os pesquisadores desenvolveram um novo esquema de codificação para mapear a evolução dependente do tempo dos estados quânticos moleculares no sistema de íons aprisionados. Isso permite a reprodução fiel de eventos fotoquímicos ultrarrápidos, dilatando o tempo por um fator de 100 bilhões. Este avanço tem implicações de longo alcance para a medicina, energia e ciência dos materiais.
Simulações precisas e em tempo real de processos moleculares fotoinduzidos são a chave para desbloquear inovações em vários campos. Na medicina, a compreensão das terapias fotodinâmicas em nível quântico pode acelerar o desenvolvimento de tratamentos altamente direcionados para cânceres e distúrbios da pele. A modelagem aprimorada de sistemas de energia solar pode levar a tecnologias mais eficientes e sustentáveis.
O Dr. Tingrei Tan enfatiza o potencial transformador dessas simulações quânticas, observando que a tecnologia quântica oferece aumentos exponenciais de velocidade e eficiência de recursos. Este experimento aponta para um futuro onde os computadores quânticos rotineiramente enfrentam problemas além do alcance clássico. A capacidade de simular transformações químicas inteiras à medida que acontecem em tempo real oferece um conjunto de ferramentas sem precedentes para resolver desafios globais urgentes.