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La simulación cuántica analógica de problemas de química es posible

La simulación cuántica analógica de problemas de química es posible

Un estudio con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha propuesto por primera vez un simulador cuántico analógico para resolver problemas de química. Los resultados del estudio, publicados en la revista Nature, podrían ayudar a estudiar problemas moleculares y mejorar las herramientas para su descripción eficiente. Estas mejoras podrían dar lugar en el largo plazo al diseño de nuevos fármacos y fertilizantes con mejores capacidades, entre otras aplicaciones. Este trabajo se enmarca dentro de los esfuerzos de las nuevas Plataformas Tecnológicas impulsadas desde el CSIC, concreto de la Plataforma de Tecnologías Cuánticas.

Las moléculas son los elementos básicos de toda la materia conocida. Su comportamiento viene principalmente determinado por lo que se conoce como estructura electrónica molecular, que es como se distribuyen los electrones en la molécula debido a su atracción con los núcleos y repulsión entre ellos.

A pesar de conocer todas las reglas sobre cómo los electrones y núcleos interaccionan, resolver este problema de manera exacta hoy en día es extremadamente difícil. La principal dificultad es que, debido a las leyes de la mecánica cuántica, la complejidad computacional del problema crece exponencialmente con el tamaño de las moléculas. Eso hace que solo podamos resolver de manera exacta moléculas pequeñas.

“Encontrar formas eficientes y precisas de resolver este tipo de problemas para moléculas más complejas es uno de los principales retos hoy en día en química cuántica, ya que abriría las puertas a mejoras en el diseño molecular. Esto podría tener impacto no solo fundamental, sino en el largo plazo también en la industria, por ejemplo, ayudando a encontrar nuevos fármacos o fertilizantes con funcionalidades mejoradas”, explica el investigador Alejandro González Tudela, del Instituto de Física Fundamental del CSIC.

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