Computadores quânticos podem acabar com a corrosão?

O que um prego enferrujado e um anel de prata escurecido têm em comum? Ambos são produtos de um processo químico conhecido como corrosão. 

Para a maioria das pessoas, a corrosão é um fato cotidiano, uma das muitas formas pelas quais os objetos se deterioram ao longo do tempo. No entanto, para pesquisadores e engenheiros da empresa aeroespacial The Boeing Company, a corrosão é um problema multibilionário e os computadores quânticos podem ajudar a resolvê-lo. 

A corrosão ocorre em metais refinados e outros materiais quando sua superfície se deteriora devido às interações com a umidade e aos efeitos corrosivos do ambiente. Isto resulta em danos equivalentes a milhares de milhões de dólares¹ todos os anos em metais utilizados em infraestruturas públicas e em quase todos os setores da indústria.  

O processo de corrosão acontece na presença de um eletrólito corrosivo. E para a indústria aeroespacial, trata-se predominantemente de camadas finas que se formam na superfície dos veículos, como aviões ou helicópteros, sempre que estes operam em um ambiente úmido ou nos casos em que a umidade alterna entre condições secas e úmidas. 

Agora, investigadores da Boeing e da IBM Quantum estão trabalhando juntos para calcular e caracterizar a corrosão em materiais existentes e, eventualmente, propor novos materiais que sejam mais resistentes à corrosão do que os que temos hoje.  

Novas técnicas simulam o processo de corrosão 

Combinando a experiência em engenharia de corrosão com a experiência em computação quântica da IBM, os pesquisadores desenvolveram duas novas técnicas para realizar simulações quânticas de uma etapa fundamental no processo de corrosão, conhecida como redução de água.  

Os pesquisadores também criaram um método potencialmente valioso para a simplificação precisa e automatizada de circuitos quânticos, reduzindo significativamente os recursos quânticos necessários para executar suas simulações. Este poderia ser um passo inicial para a criação de novos materiais resistentes à corrosão. 

Segundo os pesquisadores, trabalhar com computadores quânticos nos obriga a pensar nos problemas de maneiras que podem nos levar a novos rumos, ferramentas e ideias que podem ser traduzidas para o mundo da pesquisa. 

Boeing e IBM Quantum planejam continuar sua colaboração com novas explorações sobre como a computação quântica pode nos ajudar a compreender melhor as reações químicas envolvidas na degradação de materiais ao interagir com diferentes tipos de ambientes. 

Para obter mais informações sobre a pesquisa, acesse a entrevista conduzida com os pesquisadores ou o artigo completo na Nature’s npj Quantum Information². 

  

1 Koch GH, Thompson NG, Moghissi O, Payer JH, Varney J. 2016. IMPACT (International Measures of Prevention, Application, and Economics of Corrosion Technologies) Study. Report No. APUS310GKOCH (AP110272). Houston: NACE International. 
2 Gujarati, T.P., Motta, M., Friedhoff, T.N. et al. Quantum computation of reactions on surfaces using local embedding. npj Quantum Inf 9, 88 (2023). Link