A superquímica quântica se mostrou pela primeira vez em um experimento – ela encontrará aplicação na computação quântica

Cientistas da Universidade de Chicago se tornaram os primeiros a testemunhar um fenômeno chamado “superquímica quântica”. O efeito há muito foi previsto teoricamente, mas foi observado ao vivo pela primeira vez apenas agora. O fenômeno é baseado no comportamento coletivo de muitos átomos, como um grande átomo. Esses “superátomos” se comportariam de maneira diferente em reações químicas e poderiam ser a fonte de materiais incomuns que seriam úteis no campo da computação quântica e além.

Fonte da imagem: John Zich / Universidade de Chicago

Átomos individuais adquirem os mesmos estados quânticos e tornam-se indistinguíveis uns dos outros quando ocorre o resfriamento mais forte – surge o chamado condensado de Bose-Einstein. Supunha-se que, nesse estado, a nuvem de átomos se comportaria como um grande átomo, o que faria com que as mesmas reações químicas ocorressem de maneira diferente. Em condições normais, um par de átomos colide e pode formar uma molécula. Mas o que aconteceria se “superátomos” – nuvens de átomos idênticos em suas propriedades quânticas – colidissem? No mínimo, irá acelerar as reações químicas, diz a teoria. E os cientistas da Universidade de Chicago realmente viram esses processos.

«Você não considera mais uma reação química como uma colisão entre partículas independentes, mas como um processo coletivo, disseram os autores do estudo. “Todos eles reagem juntos como um.”

Em primeiro lugar, notamos que a identidade dos estados quânticos leva ao fato de que os átomos se tornam quânticos emaranhados. Após a reação de interação de “superátomos”, “supermoléculas” são formadas com os mesmos estados quânticos idênticos, incluindo emaranhamento. O valor de tais “super reações” é que temos a oportunidade de criar qubits suficientemente grandes – variando em tamanho de moléculas a elementos bastante tangíveis de computadores quânticos. Tal “superqubit” terá menos medo de interferência aleatória e será capaz de manter estados quânticos por mais tempo durante os cálculos. Este é um tipo de invasão ou escala de microfenômenos quânticos em nosso macrocosmo.

Essa descoberta pode abrir caminho para novas tecnologias em química quântica, computação quântica e ajudar os cientistas a estudar as leis da física. Até agora, essa superquímica só foi feita com moléculas diatômicas, mas a equipe planeja expandir o trabalho para incluir moléculas mais complexas.