Un paso más cerca de comprender la mecánica cuántica: los físicos de la Universidad de Swansea desarrollan un nuevo protocolo de simulación cuántica
Para la mayoría de las experiencias cotidianas, como andar en bicicleta, usar un elevador o atrapar una pelota, la mecánica clásica newtoniana es perfectamente precisa.
Sin embargo, a escalas atómica y subatómica, la naturaleza es descrita por la mecánica cuántica, formulada hace unos 100 años y caracterizada por el famoso físico teórico Richard Feynman cuando dijo: "Creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica".
Aún hoy, comprender la dinámica de los sistemas de mecánica cuántica compuestos por una gran cantidad de partículas que interactúan sigue siendo uno de los problemas más difíciles en física.
Para abordar este desafío, una colaboración de investigación interdisciplinaria de teóricos de información cuántica del Departamento de Física de la Universidad de Swansea ha desarrollado un nuevo protocolo de simulación cuántica.
En su estudio teórico, publicado en Revisión física X , el profesor de física de alta energía Gert Aarts, junto con el Dr. Markus Müller y Alejandro Bermúdez, proponen usar átomos fríos como sensores cuánticos controlables para acceder experimentalmente a las propiedades clave de las teorías de campo cuántico interactuantes. Los resultados podrían dilucidar preguntas difíciles y abiertas en materia condensada yfísica de alta energía.
La teoría de campo cuántico proporciona un lenguaje unificador que describe una amplia variedad de sistemas en la naturaleza a través de muchas escalas de energía, que van desde átomos ultra fríos en el laboratorio hasta las partículas más energéticas en el Gran Colisionador de Hadrones.
Alejandro Bermúdez dijo: "Una piedra angular de la teoría cuántica de campos es la llamada generación funcional, de la que se pueden derivar todas las correlaciones entre partículas". El profesor Aarts agregó: "Por lo general, esto se considera como una herramienta matemática que comprime perfectamente todos losinformación relevante sobre la teoría del campo cuántico en una sola cantidad, algo abstracta ".
En este trabajo, el equipo muestra cómo, de hecho, la generación funcional se puede medir en el laboratorio, utilizando cadenas de iones refrigerados por láser atrapados.
La idea clave del nuevo esquema es mapear la información sobre la generación funcional en una colección de sensores cuánticos enredados, codificados en estados electrónicos de los iones.
"Estos sensores cuánticos se acoplan luego por una secuencia de pulsos sincronizados con precisión al campo cuántico, más o menos como las teclas de un piano, que deben presionarse en diferentes momentos para producir una melodía", explica Müller. "Esta melodía".- correspondiente a la señal de medición interferométrica experimental - contiene la información relevante sobre la teoría del campo cuántico de interés "
Los resultados constituyen un paso importante en el tema más amplio de las simulaciones cuánticas, cuyo objetivo es comprender los problemas de la física cuántica de muchos cuerpos mediante sistemas experimentales que pueden manipularse con precisión para representar la teoría cuántica de campos bajo investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Swansea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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