Recientemente, Millan Welman, estudiante de posgrado del equipo de Hammes-Schiffer, como primer autor, publicó una nueva investigación sobre la simulación multinivel de primeros principios de la dinámica de polarones moleculares en el Journal of Chemical Theory and Computation. Este estudio, al explorar en profundidad la dinámica en las escalas de energía electrónica y vibracional, propuso el uso de la teoría del funcional de la densidad dependiente del tiempo (TD-DFT) en su forma convencional y en su forma de orbitales nucleoelectrónicos (NEO), abarcando métodos semiclásicos, de campo medio cuántico y totalmente cuánticos para simular la dinámica de polarones, ofreciendo una nueva perspectiva para comprender los polarones moleculares.
Los polarones moleculares, cuasipartículas generadas por la fuerte interacción luz-materia, han sido durante mucho tiempo difíciles de comprender en su totalidad debido a su complejidad. Sin embargo, Welman y su equipo, al construir un marco conceptual, descubrieron que los experimentadores pueden buscar comportamientos únicos, inaccesibles para los tratamientos clásicos, mediante el tratamiento cuántico de la luz, donde la evidencia de entrelazamiento cuántico se convierte en un marcador clave. Los resultados de la investigación muestran que, aunque superficialmente la dinámica de los polarones simulados puede describirse mediante métodos clásicos, un estudio en profundidad revela comportamientos novedosos causados por el entrelazamiento cuántico.
"Este es un descubrimiento emocionante", expresó la profesora Hammes-Schiffer, "nadie ha realizado un cálculo cuántico completo de manera dinámica utilizando modos electrónicos cuánticos, nucleares cuánticos y de cavidad cuántica. Esto es precisamente lo que hace que esta investigación sea diferente". Señaló además que, aunque aún no está claro si los experimentadores pueden medir el entrelazamiento cuántico experimentalmente, el estudio les brinda la posibilidad de aumentar el acoplamiento para observar el fenómeno de entrelazamiento. Esta investigación no solo impulsa el desarrollo de métodos de simulación de polarones moleculares, sino que también propone una ruta de investigación dependiente del tiempo y marcadamente diferente de los sistemas modelo simplificados tradicionales.
