Un algoritmo cuántico optimiza compuestos para la captura de carbono

Las tecnologías prácticas de captura de carbono se encuentran desarrollo, y las más prometedoras implican una clase de compuestos llamados aminas que pueden unirse químicamente al dióxido de carbono.

Ahora investigadores en Estados Unidos han desarrollado un algoritmo para estudiar las reacciones de las aminas mediante computación cuántica.

Según publican en 'AVS Quantum Science', un ordenador cuántico puede ejecutar el algoritmo para encontrar compuestos de aminas útiles para la captura de carbono con mayor rapidez, analizando moléculas más grandes y reacciones más complejas de lo que podría hacerlo un ordenador tradicional.

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

La captura del carbono atmosférico es un posible remedio a este problema. Extraería el dióxido de carbono del aire y lo almacenaría permanentemente para invertir los efectos del cambio climático.

Las tecnologías prácticas de captura de carbono se encuentran aún en las primeras fases de desarrollo, y las más prometedoras implican una clase de compuestos llamados aminas que pueden unirse químicamente al dióxido de carbono. Pero la eficiencia es primordial en estos diseños, y la identificación de compuestos incluso ligeramente mejores podría conducir a la captura de miles de millones de toneladas adicionales de dióxido de carbono.

Por ello, investigadores del Laboratorio Nacional de Tecnología Energética y de la Universidad de Kentucky (Estados Unidos) han desarrollado su algoritmo que estudiar las reacciones de las aminas mediante computación cuántica, que puede ejecutarse en un ordenador cuántico ya existente para encontrar más rápidamente compuestos de aminas útiles para la captura de carbono.

"No estamos satisfechos con las actuales moléculas de amina que utilizamos para este proceso de captura de carbono --apunta Qing Shao, autor del estudio--. Podemos intentar encontrar una molécula nueva para hacerlo, pero si queremos probarla utilizando recursos informáticos clásicos, será un cálculo muy costoso. Nuestra esperanza es tener un algoritmo rápido que pueda examinar miles de moléculas y estructuras nuevas".

Cualquier algoritmo informático que simule una reacción química debe tener en cuenta las interacciones entre cada par de átomos implicados. Incluso una molécula sencilla de tres átomos como el dióxido de carbono que se une a la amina más simple, el amoníaco, que tiene cuatro átomos, da lugar a cientos de interacciones atómicas. Los ordenadores tradicionales se enfrentan a este problema, pero los ordenadores cuánticos destacan precisamente en este tipo de cuestiones.

Sin embargo, los ordenadores cuánticos siguen siendo una tecnología en desarrollo y no son lo bastante potentes para realizar este tipo de simulaciones directamente. Aquí es donde entra en juego el algoritmo del grupo: Permite a los ordenadores cuánticos existentes analizar moléculas más grandes y reacciones más complejas, lo que es vital para aplicaciones prácticas en campos como la captura de carbono.

"Intentamos utilizar la actual tecnología de computación cuántica para resolver un problema medioambiental práctico", explica Yuhua Duan, autor del trabajo.