Pesquisadores usaram supercomputadores convencionais para calcular a energia do estado fundamental do FeMoco, uma molécula crucial na fixação de nitrogênio, com a precisão que por muito tempo se pensou ser exclusiva de computadores quânticos. Este avanço desafia alegações de vantagem quântica para tais simulações químicas. A descoberta pode acelerar esforços para entender e replicar a fixação de nitrogênio para fertilizantes mais eficientes.
A fixação de nitrogênio, o processo pelo qual micróbios convertem nitrogênio atmosférico em amônia utilizável, é essencial para a vida na Terra. Em seu cerne está o FeMoco, uma molécula complexa cujos mecanismos exatos permanecem evasivos. Entender o FeMoco poderia permitir replicação em escala industrial, reduzindo drasticamente os custos energéticos da produção de fertilizantes e potencialmente aumentando os rendimentos das colheitas. nnCalcular a energia do estado fundamental do FeMoco tem sido notoriamente difícil devido aos seus muitos elétrons se comportando em padrões ondulatórios quânticos através de múltiplas orbitais. Embora computadores quânticos tenham sido comprovados matematicamente capazes de soluções exatas sem aproximações, métodos clássicos ficaram para trás, dependendo de estimativas menos precisas. nnAgora, uma equipe liderada por Garnet Kin-Lic Chan no California Institute of Technology desenvolveu uma abordagem clássica que iguala a 'precisão química'—a precisão necessária para previsões químicas confiáveis. Analisando propriedades dos estados quânticos de maior energia do FeMoco, como simetrias de elétrons, os pesquisadores calcularam limites superiores para a energia do estado fundamental e extrapolou para um valor preciso. Seu método supostamente completa a tarefa em menos de um minuto em um supercomputador, comparado a oito horas estimadas em um dispositivo quântico em condições ideais. nnNo entanto, o avanço não desvenda completamente o papel do FeMoco na fixação de nitrogênio. Perguntas persistem sobre quais partes moleculares interagem com o nitrogênio e quais intermediários se formam durante o processo. nnDavid Reichmann na Columbia University observou: “O trabalho não nos diz muito sobre o sistema FeMoco em termos de sua função, mas como modelo para mostrar vantagem quântica, eleva ainda mais a barra para abordagens quânticas.” nnDominic Berry na Macquarie University acrescentou: “Isso desafia o argumento para usar computadores quânticos para problemas como este, mas para sistemas mais complicados, espera-se que o tempo de computação para métodos clássicos aumente muito mais rápido do que para algoritmos quânticos.” Berry enfatizou que computadores quânticos tolerantes a falhas futuros ainda poderiam oferecer soluções mais amplas para tais moléculas. nnA pesquisa aparece em um preprint no arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2601.04621).
