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
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