Proponen un nuevo modelo de simulación cuántica

Investigadores de la universidades de Mainz han propuesto de una plataforma para la simulación cuántica. En un artículo teórico recientemente publicado, muestran que un sistema combinado de iones ultrafríos atrapados y átomos fermiónicos que puede ser usado para emular la física del estado sólido. Este sistema puede superar a las posibilidades de las plataformas existentes como se incluyen, naturalmente, un número de fenómenos que se encuentran en sistemas de estado sólido, tales como las estadísticas fermiónicas de los electrones y las interacciones de las onda del sonido de electrones.

La simulación cuántica fue propuesta por primera vez por Richard Feynman en 1982, el cual se dió cuenta de que el cálculo en los sistemas cuánticos es supera la capacidad de cualquier tecnología informática existente. Esto se debe a que la mecánica cuántica presenta superposiciones y entrelazamiento; su dinámica sigue muchos caminos simultáneamente. Incluso el más potente de los ordenadores clásicos carece del poder de computación para registrar todas las posibilidades resultantes incluso para pequeños sistemas cuánticos. Feynman propuso usar un sistema cuántico de laboratorio accesible y fácil de controlar para imitar el sistema cuántico de interés. Esta idea tiene reminiscencias de los test de choque con muñecos dummy para simular la dinámica de una colisión en el mundo clásico.

En la reciente investigación, los autores calcularon que un cristal iónico y un gas de Fermi degenerado imitan un sistema de estado sólido construido con núcleos atómicos y electrones, haciendo del simulador cuántico un sistema de dicho tipo. Los investigadores mostraron que la transición de fase de un estado conductor a un estado aislante puede tener lugar en su estado sólido imitador. Este inesperado efecto cuántico de muchos cuerpos es conocido como transición de Peierls y depende de las redes de fonones y de las estadísticas fermiónicas de los átomos. El equipo de investigación espera que el sistema pueda ampliar más el estudio, por ejemplo, de las interacciones átomo-átomo mediadas por fonones, simulando pues las interacciones electrón-electrón mediadas por fonones, responsables de la superconductividad.

Via Mainz