“Superquímica quântica” é observada pela primeira vez em laboratório
Pesquisadores da Universidade de Chicago fizeram um anúncio inovador sobre a “superquímica quântica”, um fenômeno em que partículas no mesmo estado quântico passam por reações coletivas aceleradas. Esse efeito havia sido previsto na teoria, mas nunca havia sido observado em um laboratório.
As descobertas da equipe foram publicadas na revista Nature Physics em 24 de julho, marcando o início de uma nova área de interesse. Os cientistas estão particularmente intrigados com as reações químicas “quanticamente aprimoradas”, que podem ter aplicações na química quântica, computação quântica e várias outras tecnologias. Além disso, essa descoberta pode oferecer insights sobre as leis fundamentais do universo.
Liderada pelo Professor Cheng Chin, a pesquisa foi conduzida no Instituto James Franck e no Instituto Enrico Fermi. A equipe é especializada em trabalhar com partículas em temperaturas extremamente baixas, onde elas podem alcançar o mesmo estado quântico, exibindo habilidades e comportamentos notáveis.
Nos experimentos, os pesquisadores resfriaram átomos de césio e os induziram ao mesmo estado quântico. Em seguida, eles observaram os átomos reagindo para formar moléculas. Curiosamente, a mecânica quântica prevê que, quando as partículas estão em um estado quântico, as reações químicas ocorrem coletivamente, em vez de como colisões individuais. Como consequência, as reações acontecem mais rapidamente, especialmente com um maior número de átomos no sistema.
Além disso, as moléculas finais compartilham o mesmo estado molecular, permitindo a criação direcionada de moléculas em um estado específico, ao contrário da química tradicional, onde os resultados são probabilísticos.
As implicações desse avanço são extensas. Embora o experimento atual tenha envolvido moléculas simples de dois átomos, a equipe planeja avançar para lidar com moléculas maiores e mais complexas. Isso poderia levar ao uso de moléculas como qubits em computadores quânticos e processamento de informações quânticas. Além disso, os cientistas estão explorando o potencial para medições precisas das leis fundamentais e interações, como testar as leis básicas do universo, como a violação de simetria.
À medida que os pesquisadores se aprofundam na engenharia quântica e suas aplicações em moléculas mais intrincadas, a comunidade científica antecipa mais desenvolvimentos inovadores nesse campo. Os coautores do estudo incluíram Shu Nagata (um estudante de pós-graduação), Zhendong Zhang (Ph.D., agora na Universidade de Stanford) e Kai-Xuan Yao (Ph.D., agora na Citadel).
A descoberta da “superquímica quântica” realizada pela equipe da Universidade de Chicago representa um avanço significativo no campo da física quântica e da química. A observação de partículas em um estado quântico coletivamente acelerado durante reações químicas tem o potencial de revolucionar diversas áreas da ciência e tecnologia.
Os cientistas estão entusiasmados com as possibilidades de aplicação dessa nova descoberta. Um dos principais campos de interesse é a computação quântica, onde moléculas podem ser utilizadas como qubits para realizar cálculos exponencialmente mais rápidos do que os computadores tradicionais. Além disso, essa abordagem pode abrir caminho para avanços na área de processamento quântico de informações, permitindo manipular informações de maneiras revolucionárias.
Outro aspecto importante é a compreensão aprofundada das leis fundamentais do universo. A capacidade de estudar reações químicas em um nível quântico coletivo pode revelar insights cruciais sobre a natureza da matéria e interações atômicas. [Phys]
