Une seule molécule contient une mine d'informations. Il comprend non seulement le nombre de chaque type d'atome constitutif, mais aussi comment ils sont disposés et comment ils s'attachent les uns aux autres. Et lors de réactions chimiques, cette information détermine le résultat et se transforme. Les molécules entrent en collision, briser, remonter, et reconstruire de manière prévisible.

Il y a une autre façon de voir une réaction chimique, déclare Juan-Pérez Mercader, professeur externe de l'Institut Santa Fe, qui est physicien et astrobiologiste basé à l'Université de Harvard. C'est une sorte de calcul. Un appareil informatique est un appareil qui prend des informations en entrée, puis transforme mécaniquement cette information et produit une sortie avec un objectif fonctionnel. L'entrée et la sortie peuvent être à peu près n'importe quoi :des nombres, des lettres, objets, images, symboles, ou autre chose.

Ou, dit Pérez-Mercader, molécules. Lorsque les molécules réagissent, ils suivent les mêmes étapes qui décrivent le calcul :entrée, transformation, sortir. "C'est un calcul qui contrôle quand certains événements ont lieu, " dit Pérez-Mercader, "mais à l'échelle nanométrique, ou plus court."

Les molécules peuvent être petites, mais leur potentiel en tant qu'outils de calcul est énorme. "C'est un outil informatique très puissant qu'il faut maîtriser, " il dit, notant qu'une seule mole d'une substance a 10^23 processeurs chimiques élémentaires capables de calcul. Depuis quelques années, Pérez-Mercader a développé un nouveau domaine qu'il appelle "calcul chimique natif". C'est une quête à multiples facettes :il veut non seulement exploiter l'informatique chimique, mais aussi trouver des défis pour lesquels elle est la mieux adaptée.

« Si nous avons un si grand pouvoir, quels types de problèmes pouvons-nous résoudre ?", demande-t-il. Ce ne sont pas les mêmes que ceux qui pourraient être mieux résolus avec un supercalculateur, il dit. « Alors à quoi servent-ils ? »

Il a des idées. Réactions chimiques, il dit, sont très bons pour construire des choses. Ainsi en 2017, son groupe a "programmé" des réactions chimiques pour utiliser un tas de molécules pour assembler un conteneur. L'expérience a démontré que ces molécules, en un sens, pourrait reconnaître l'information et la transformer d'une manière spécifique, analogue au calcul.

Pérez-Mercader et son principal collaborateur sur le projet, ingénieur chimiste Marta Dueñas-Díez à Harvard et le Repsol Technology Lab à Madrid, ont récemment publié une revue de leurs progrès sur le calcul chimique. Dedans, ils décrivent comment les réactions chimiques peuvent être utilisées, dans un laboratoire, pour construire une large gamme de systèmes informatiques familiers, des simples portes logiques aux machines de Turing. Leurs découvertes, dit Pérez-Mercader, suggèrent que si les réactions chimiques peuvent être "programmées" comme d'autres types de machines informatiques, ils pourraient être exploités pour des applications dans de nombreux domaines, y compris l'administration intelligente de médicaments, les réseaux de neurones, voire des cellules artificielles.