Computação quântica revoluciona simulação molecular: entenda o avanço científico
O desafio das simulações químicas
Simular moléculas em nível quântico é um problema complexo para computadores clássicos, devido ao enorme número de interações entre elétrons e núcleos atômicos. Um único cálculo para uma molécula simples pode exigir anos de processamento em supercomputadores tradicionais.
A solução quântica
Pesquisadores desenvolveram um algoritmo quântico híbrido que combina qubits (unidades quânticas de informação) com “modos bosônicos” (medidas de vibração atômica). Essa abordagem reduziu drasticamente os recursos necessários: em vez dos 11 qubits e 300 mil operações de entrelaçamento sem erro exigidos por métodos convencionais, o novo modelo usa apenas 1 átomo e técnicas de laser para desacelerar processos químicos em 100 bilhões de vezes, permitindo simular em milissegundos interações que ocorrem em femtossegundos (10⁻¹⁵ segundos) na realidade.
Moléculas estudadas:
- Aleno e Butatrieno: compostos orgânicos com estruturas lineares e ligações duplas conjugadas.
- Pirazina: molécula aromática usada em fármacos e agroquímicos.
Por que a computação quântica é superior?
- Qubits em superposição: Podem representar múltiplos estados simultaneamente, mimetizando o comportamento de elétrons em orbitais.
- Entrelaçamento quântico: Permite correlacionar partículas distantes, essencial para modelar ligações químicas.
- Eficiência exponencial: Problemas que crescem factorialmente para máquinas clássicos (como simular 50 moléculas interagindo) tornam-se lineares para quânticos.
Aplicações práticas
- Descoberta de medicamentos: Simular como proteínas se dobram ao interagir com fármacos.
- Engenharia de materiais: Projetar catalisadores mais eficientes ou baterias de alta capacidade.
- Química verde: Otimizar reações para reduzir resíduos tóxicos.
Desafios atuais
Apesar do avanço, a tecnologia ainda enfrenta obstáculos:
- Fragilidade dos qubits: Perturbações térmicas ou eletromagnéticas podem destruir seu estado quântico.
- Escalabilidade: Simulações complexas exigirão milhões de qubits, enquanto os melhores dispositivos atuais têm ~5.000.
Futuro promissor
Empresas como IBM e D-Wave já demonstraram superioridade quântica em tarefas específicas. Por exemplo, um processador de 127 qubits da IBM superou supercomputadores em cálculos magnéticos, enquanto a D-Wave resolveu problemas de otimização logística em minutos. Na medicina, um algoritmo quântico da IBM já prevê estruturas proteicas melhor que IA clássica.
Fontes: [1] Tempo, [2] Olhar Digital.
