El simulador cuántico más rápido opera a nivel atómico

Actualizado 16/11/2016 13:32:05 CET

   MADRID, 16 Nov. (EUROPA PRESS) -

   Físicos japoneses han desarrollado el simulador más rápido del mundo para dinámica de la mecánica cuántica de muchas partículas que interactúan entre sí dentro de una milmillonésima de segundo.

   La dinámica de las interacciones entre un gran número de electrones gobierna una variedad de importantes fenómenos físicos y químicos, incluyendo superconductividad, magnetismo y reacciones químicas. Un conjunto de muchas partículas que interaccionan entre sí se denomina "sistema fuertemente correlacionado".

   La comprensión de las propiedades de los sistemas fuertemente correlacionados es, pues, uno de los objetivos centrales de las ciencias modernas. Sin embargo, es extremadamente difícil predecir teóricamente las propiedades de un sistema fuertemente correlacionado incluso usando el supercomputador japonés post-K, que se planea esté terminado en el año 2020.

   Por ejemplo, el post-K ni siquiera puede calcular la energía exacta, la propiedad más básica de la materia, cuando el número de partículas en el sistema es más de 30.

   En lugar de calcular con un ordenador clásico como el post-K, se ha propuesto un concepto alternativo, un "simulador cuántico", en el que partículas mecánicas cuánticas, tales como átomos, se ensamblan en un sistema artificial fuertemente correlacionado cuyas propiedades son conocidas y controlables. Este último se utiliza para simular y comprender las propiedades de un sistema diferente fuertemente correlacionado cuyas propiedades no se conocen.

   El equipo --dirigido pro Kenji Ohmori, del Instituto de Ciencias Moleculares de Japón-- ha desarrollado un simulador cuántico completamente nuevo para la dinámica de un sistema fuertemente correlacionado de más de 40 átomos dentro de una milmillonésima de segundo. Esto se ha conseguido introduciendo un nuevo enfoque en el que se emplea un pulso de láser ultracorto a una anchura de impulso de sólo 100 mil millonésimas de segundo para controlar un conjunto de átomos de alta densidad enfriado a temperaturas cercanas al cero absoluto.

   Además, han logrado simular el movimiento de los electrones de este sistema fuertemente correlacionado, que se modula cambiando la fuerza de las interacciones entre muchos átomos en el conjunto.

   Se espera que este "simulador cuántico ultrarrápido" sirva como una herramienta básica para investigar el origen de las propiedades físicas de la materia incluyendo el magnetismo y, posiblemente, la superconductividad.

   Este estudio ha sido publicado en Nature Communications.