Las tecnologías prácticas de captura de carbono aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo, y las más prometedoras involucran una clase de compuestos llamados aminas que pueden unirse químicamente con el dióxido de carbono. En AVS Quantum Science, los investigadores implementan un algoritmo para estudiar las reacciones de las aminas a través de la computación cuántica. Una cabina de computadora cuántica existente ejecuta el algoritmo para encontrar compuestos de amina útiles para la captura de carbono más rápidamente, analizando moléculas más grandes y reacciones más complejas que una computadora tradicional.

La cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera aumenta diariamente sin señales de detenerse o disminuir. Gran parte de la civilización depende de la quema de combustibles fósiles, e incluso si podemos desarrollar una fuente de energía de reemplazo, gran parte del daño ya está hecho. Si no se elimina, el dióxido de carbono que ya se encuentra en la atmósfera seguirá causando estragos durante siglos.

La captura de carbono atmosférico es un remedio potencial para este problema. Extraería el dióxido de carbono del aire y lo almacenaría permanentemente para revertir los efectos del cambio climático. Las tecnologías prácticas de captura de carbono aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo, y las más prometedoras involucran una clase de compuestos llamados aminas que pueden unirse químicamente con el dióxido de carbono. La eficiencia es primordial en estos diseños, e identificar incluso compuestos ligeramente mejores podría conducir a la captura de miles de millones de toneladas de dióxido de carbono adicional.

En AVS Quantum Science, de AIP Publishing, investigadores del Laboratorio Nacional de Tecnología Energética y la Universidad de Kentucky implementaron un algoritmo para estudiar las reacciones de las aminas a través de la computación cuántica. El algoritmo se puede ejecutar en una computadora cuántica existente para encontrar compuestos de amina útiles para la captura de carbono más rápidamente.

« No estamos satisfechos con las moléculas de amina actuales que usamos para este proceso « , dijo el autor Qing Shao. » Podemos tratar de encontrar una nueva molécula para hacerlo, pero si queremos probarlo utilizando recursos informáticos clásicos, será un cálculo muy costoso. Nuestra esperanza es tener un algoritmo rápido que pueda detectar miles de nuevas moléculas y estructuras ».

Cualquier algoritmo informático que simule una reacción química debe tener en cuenta las interacciones entre cada par de átomos involucrados. Incluso una molécula simple de tres átomos como el dióxido de carbono que se une con la amina más simple, el amoníaco, que tiene cuatro átomos, da como resultado cientos de interacciones atómicas. Este problema molesta a las computadoras tradicionales, pero es exactamente el tipo de pregunta en la que sobresalen las computadoras cuánticas.

Sin embargo, las computadoras cuánticas aún son una tecnología en desarrollo y no son lo suficientemente poderosas para manejar este tipo de simulaciones directamente. Aquí es donde entra en juego el algoritmo del grupo : permite que las computadoras cuánticas existentes analicen moléculas más grandes y reacciones más complejas, lo cual es vital para aplicaciones prácticas en campos como la captura de carbono.

« Estamos tratando de utilizar la tecnología informática cuántica actual para resolver un problema ambiental práctico », dijo el autor Yuhua Duan.