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A importância da química na computação e comunicação da próxima geração foi documentada pela primeira vez por uma equipe de Universidade do Noroeste acadêmicos. Eles descobriram como transportar informações quânticas no nanoescala usando teletransporte quântico, aplicando seus conhecimentos à disciplina de Ciência da Informação Quântica (QIS). Suas descobertas foram Publicados na revista Nature Chemistry, em 23 de setembro de 2019, e têm potencial incalculável para influenciar futuras pesquisas e aplicações.
O teletransporte quântico permite a transferência de informações quânticas de um local para outro, bem como a entrega mais segura dessas informações por meio de criptografia muito aprimorada.
O tema da pesquisa QIS tem sido dominado por físicos, e somente na última década atraiu o interesse e o envolvimento de químicos, que usaram suas habilidades para aproveitar a natureza quântica das moléculas para aplicações QIS.
“Ao gerar elétrons emaranhados por meio da fotoquímica que interagem com um terceiro elétron em um radical orgânico, podemos teletransportar informações de uma extremidade de uma molécula para outra por meio da transferência de elétrons e garantir que ela seja movida sem comprometer ou alterar a informação transportada.” -Matthew D. Krzyaniak
“Estamos entusiasmados por poder trazer este novo conhecimento para um campo cada vez mais importante de descoberta na ciência quântica”, disse Michael R. Wasielewski, professor de química Clare Hamilton Hall que lidera o Grupo de Pesquisa Wasielewski na Northwestern que obteve o novo resultado de teletransporte . “Essas descobertas são o culminar de quase uma década de pesquisas em design molecular.” Wasielewski é membro do Comitê Executivo da Iniciativa da Northwestern for Quantum Information Research and Engineering (INQUIRE).
Michael R. Wasielewski, Clare Hamilton Hall Professor de Química na Northwestern
O Grupo Wasielewski foi capaz de teletransportar informações através de uma molécula usando um mecanismo de transferência de elétrons, o que nunca havia sido alcançado antes. Esta descoberta tem implicações para a computação e a comunicação, bem como para a detecção – como o refinamento da escala em que um campo magnético pode ser detectado – onde as ferramentas bem desenvolvidas da química sintética podem adaptar uma solução para o problema específico.
“Este é um primeiro passo para mostrar que os químicos podem fornecer ideias e materiais para o que tem estado até agora no domínio dos físicos”, explicou Matthew D. Krzyaniak, professor assistente de pesquisa da Northwestern e do Grupo Wasielewski. “Ao gerar elétrons emaranhados por meio da fotoquímica que interagem com um terceiro elétron em um radical orgânico, podemos teletransportar informações de uma extremidade de uma molécula para outra por meio da transferência de elétrons e garantir que ela seja movida sem comprometer ou alterar a informação transportada.”
As descobertas também fornecem um caminho para melhorar a eficiência da computação em todo o mundo, reduzindo o uso de energia, de acordo com Wasielewski, que atua como Diretor Executivo do Instituto de Sustentabilidade e Energia (ISEN) da Northwestern.
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Foi fornecido financiamento para a pesquisa descrita no recente Química da Natureza publicação da Fundação Nacional de Ciência dos EUA.
Referência: “Teletransporte quântico fotodirigido de um estado de spin de elétrons em um sistema covalente doador-aceitador-radical” por Brandon K. Rugg, Matthew D. Krzyaniak, Brian T. Phelan, Mark A. Ratner, Ryan M. Young e Michael R. Wasielewski, 23 de setembro de 2019, Química da Natureza.
DOI: 10.1038/s41557-019-0332-8