Informação quântica e ressonância magnética nuclear: otimização de parâmetros espectroscópicos de heterociclos fosforados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lino, Jéssica Boreli dos Reis
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFLA
Texto Completo: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/12733
Resumo: Quantum computing is the field of science that uses quantum-mechanical phenomena, such as superposition and entanglement, to perform operations on data. The fundamental information unit used in quantum computing is the quantum bit or qubit. It is well-known that quantum computers could theoretically be able to solve problems much more quickly than any classical computers. Currently, the first and still the most successful implementations of quantum information processing have been based on nuclear spins in liquids. However, molecules that enable many qubits NMR quantum information processing should meet some conditions: have large chemical shifts-δ and be appropriately dispersed for qubit addressability, appreciable spin-spin coupling-J between any pair of spins, and a long relaxation time. In this line, Benzyldeno-2,3-dihydro-1H-[1,3]diphosphole (BDF) derivatives have been theoretically tested for maximizing large δ andJ and minimizing the hyperfine coupling constant-A. Thus, the structures were optimized at the B3LYP/6-311G(d,p) level and showed much similarity with the experimental geometrical parameters. NMR spectroscopic parameters (δ and J) were calculated with six different DFT functionals. The method τ-HCTH/6-31G(2d) is in better agreement with the experimental data of 31P and 13C chemical shifts. While PCM-B3LYP/ccPVDZ shows a decrease on deviation between calculated and experimental values for P-P and P-C spin-spin constant coupling. The Surface Response technique was employed to rationalize how the hyperfine constant was altered with modification in chemical shifts and coupling constants values. From our findings, BDF-NO2 was the best candidate for NMR quantum computations (NMR-QC) among the studied series.
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Currently, the first and still the most successful implementations of quantum information processing have been based on nuclear spins in liquids. However, molecules that enable many qubits NMR quantum information processing should meet some conditions: have large chemical shifts-δ and be appropriately dispersed for qubit addressability, appreciable spin-spin coupling-J between any pair of spins, and a long relaxation time. In this line, Benzyldeno-2,3-dihydro-1H-[1,3]diphosphole (BDF) derivatives have been theoretically tested for maximizing large δ andJ and minimizing the hyperfine coupling constant-A. Thus, the structures were optimized at the B3LYP/6-311G(d,p) level and showed much similarity with the experimental geometrical parameters. NMR spectroscopic parameters (δ and J) were calculated with six different DFT functionals. The method τ-HCTH/6-31G(2d) is in better agreement with the experimental data of 31P and 13C chemical shifts. While PCM-B3LYP/ccPVDZ shows a decrease on deviation between calculated and experimental values for P-P and P-C spin-spin constant coupling. The Surface Response technique was employed to rationalize how the hyperfine constant was altered with modification in chemical shifts and coupling constants values. From our findings, BDF-NO2 was the best candidate for NMR quantum computations (NMR-QC) among the studied series.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)A computação quântica é o campo da ciência que usa fenômenos quântico-mecânicos, como superposição e emaranhamento, para realizar operações em dados. A unidade de informação fundamental utilizada na computação quântica é o bit quântico ou qubit. Sabe-se que os computadores quânticos poderiam, teoricamente, ser capazes de resolver problemas muito mais rapidamente do que qualquer computador clássico. As primeiras e, ainda, as mais bem-sucedidas implementações de processamento de informação quântica foram baseadas em spins nucleares em líquidos. No entanto, as moléculas que permitem muitos qubits na computação quântica via Ressonância Magnética Nuclear (RMN) devem satisfazer algumas condições como: ter grandes deslocamentos químicos (δ) e ser apropriadamente dispersos para o endereçamento qubit, acoplamento spin-spin apreciável (J), entre qualquer par de spins, e um longo tempo de relaxação. Nesta linha, os derivados de Benzyldeno-2,3-dihydro-1H-[1,3]diphosphole(BDF) foram teoricamente testados para maximizar δ e J e minimizar a constante de acoplamento hiperfino (A). Assim, as estruturas foram otimizadas no nível B3LYP/6-311G(d,p) e mostraram muita similaridade com os parâmetros geométricos experimentais. Os parâmetros espectroscópicos de RMN foram calculados com seis funcionais de DFT diferentes. O método τ-HCTH/6-31G(2d) apresentou melhor concordância com os valores experimentais de deslocamento químico de 31P e13C. Enquanto PCM-B3LYP/ccPVDZ mostra uma diminuição no desvio entre valores calculados e experimentais para constante de acoplamento P-P e P-C. A técnica de Superfície de Resposta foi empregada para racionalizar o parâmetro A, que foi alterado com modificação nos valores δ e J. A partir dos estudos, a molécula BDF-NO2 foi a mais promissora para a computação quântica via RMN entre a série estudada.Universidade Federal de LavrasPrograma de Pós-Graduação em AgroquímicaUFLAbrasilDepartamento de QuímicaRamalho, Teodorico de CastroLa Porta, Felipe de AlmeidaGuerreiro, Mario CésarSavedra, Melissa F. SiqueiraLino, Jéssica Boreli dos Reis2017-04-17T14:33:23Z2017-04-17T14:33:23Z2017-04-172017-03-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfLINO, J. B. dos R. Informação quântica e ressonância magnética nuclear: otimização de parâmetros espectroscópicos de heterociclos fosforados. 2017. 111 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/12733porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLA2017-04-17T14:33:23Zoai:localhost:1/12733Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufla.br/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2017-04-17T14:33:23Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)false
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