BrianFagioli comparte un referencia de NERDS.xyz: Un equipo internacional de científicos ha hecho poco que la química nunca antiguamente había manido. IBM, en colaboración con investigadores de la Universidad de Manchester, la Universidad de Oxford, la ETH Zurich, la EPFL y la Universidad de Regensburg, ha creó y caracterizó una molécula cuyos electrones viajan a través de su estructura en un patrón similar a un descorchadoralterando fundamentalmente su comportamiento químico. Los hallazgos fueron publicado hoy en Science. La molécula, conocida como C13Cl2, es la primera observación real de lo que los científicos llaman una topología electrónica de medio Mobius en una sola molécula. Hasta donde saben los investigadores, nunca se ha sintetizado, observado o incluso predicho formalmente mínimo parecido. Y demostrar por qué se comporta como lo hace requirió poco igualmente extraordinario: una computadora cuántica.

Todo comenzó en IBM, donde la molécula se ensambló átomo por átomo a partir de un precursor personalizado sintetizado en Oxford. Trabajando bajo un hueco ultraalto a temperaturas cercanas al cero invariable, los investigadores utilizaron pulsos de voltaje calibrados con precisión para eliminar átomos individuales uno a la vez. El resultado es una estructura electrónica que sufre un modismo de 90 grados con cada circuito a través de la molécula, lo que requiere cuatro bucles completos para retornar a su etapa original. Se prostitución de una propiedad topológica que no tiene equivalente en ningún otro registro de la química. Lo que lo hace aún más interesante para quienes siguen la ciencia de materiales es que esta topología se puede cambiar. La molécula puede moverse de forma reversible entre estados girados en el sentido de las agujas del cronómetro, en el sentido contrario a las agujas del cronómetro y sin doblar. Eso significa que la topología electrónica no es sólo una curiosidad con la que se puede tropezar en la naturaleza: puede diseñarse deliberadamente. Eso es un gran problema.

El ángulo de la computación cuántica aquí no es sólo un papel de apoyo. Los electrones interiormente del C13Cl2 interactúan de maneras profundamente entrelazadas, cada uno de los cuales influye en los demás simultáneamente. Modelado que requiere rastrear todas las configuraciones posibles de esas interacciones a la vez, poco que hace que las demandas computacionales crezcan exponencialmente y puede apurar rápidamente a las máquinas clásicas. Hace una decenio, los investigadores podían modelar exactamente 16 electrones de forma clásica. Hoy ese número ha aumentado a 18. Utilizando la computadora cuántica de IBM, el equipo pudo explorar 32 electrones. Las computadoras cuánticas pueden representar estos sistemas directamente en espacio de aproximarse a ellos, porque operan de acuerdo con las mismas leyes de la mecánica cuántica que gobiernan los electrones en las moléculas. En este caso, esa capacidad ayudó a revelar orbitales moleculares helicoidales para la unión de electrones (una huella digital de la topología media de Mobius) y expuso el mecanismo detrás de la estructura inusual: un finalidad pseudo-Jahn-Teller helicoidal.