Cuando están sujetos a las leyes de la mecánica cuántica, los sistemas hechos de muchas partículas que interactúan pueden mostrar un comportamiento tan complejo que su descripción cuantitativa desafía las capacidades de las computadoras más poderosas del mundo. En 1981, el físico visionario Richard Feynman argumentó que podemos simularun comportamiento tan complejo utilizando un aparato artificial regido por las mismas leyes cuánticas, lo que se conoce como un "simulador cuántico"
Un ejemplo de un sistema cuántico complejo es el de los imanes colocados a temperaturas realmente bajas. Cerca del cero absoluto -273.15 grados Celsius, los materiales magnéticos pueden experimentar lo que se conoce como una "transición de fase cuántica". Como una transición de fase convencional.p. ej., hielo derritiéndose en agua, o agua evaporándose en vapor, el sistema aún cambia entre dos estados, excepto que cerca del punto de transición el sistema manifiesta un enredo cuántico, la característica más profunda predicha por la mecánica cuántica.los materiales son una tarea increíblemente desafiante para los físicos experimentales.
Pero los físicos dirigidos por Vincenzo Savona en EPFL ahora han creado un simulador cuántico que promete resolver el problema. "El simulador es un dispositivo fotónico simple que se puede construir y ejecutar fácilmente con las técnicas experimentales actuales", dice Riccardo Rota,el postdoc en el laboratorio de Savona que dirigió el estudio. "Pero lo más importante, puede simular el comportamiento complejo de imanes reales e interactivos a temperaturas muy bajas".
El simulador puede construirse utilizando circuitos superconductores, la misma plataforma tecnológica utilizada en las computadoras cuánticas modernas. Los circuitos están acoplados a campos láser de tal manera que provoca una interacción efectiva entre partículas de luz fotones ". Cuando estudiamosEn el simulador, encontramos que los fotones se comportaron de la misma manera que los dipolos magnéticos a través de la transición de fase cuántica en materiales reales ", dice Rota. En resumen, ahora podemos usar fotones para ejecutar un experimento virtual en imanes cuánticos en lugar de tener que configurarhasta el experimento en sí.
"Somos teóricos", dice Savona. "Se nos ocurrió la idea de este simulador cuántico en particular y modelamos su comportamiento utilizando simulaciones informáticas tradicionales, que se pueden hacer cuando el simulador cuántico se dirige a un sistema lo suficientemente pequeño. Nuestros resultados demuestran queel simulador cuántico que proponemos es viable, y ahora estamos en conversaciones con grupos experimentales a los que les gustaría construirlo y usarlo ".
Comprensiblemente, Rota está entusiasmado: "Nuestro simulador se puede aplicar a una amplia clase de sistemas cuánticos, lo que permite a los físicos estudiar varios fenómenos cuánticos complejos. Es un avance verdaderamente notable en el desarrollo de tecnologías cuánticas".
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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